丝瓜MYB基因家族的鉴定与表达模式分析

目的 研究药食同源植物丝瓜Luffa cylindrica MYB（LcMYB）基因转录因子家族成员的结构和功能,鉴定参与抗褐化作用的主要成员及其作用机制。方法 基于Pfam数据库及NCBI保守结构域分析,对丝瓜全基因组水平MYB转录因子进行鉴定。通过Expasy、MEME等在线工具分析LcMYB转录因子家族蛋白理化性质、顺式作用元件及保守结构域。然后利用MEGA软件构建系统发育树,分析丝瓜与拟南芥、苹果、番茄、茄子及马铃薯等植物MYB蛋白的系统发育关系。结合2个褐化敏感程度不同的丝瓜转录组,筛选了丝瓜褐化相关的关键MYB转录因子及其靶基因。结果 全基因组水平共鉴定到449个具有相似基因结构及保守基序的MYB基因,可聚类为4个亚家族（R1_MYB、R2R3_MYB、R3_MYB和R4_MYB）,并在正反链均存在可能的顺式调控元件。靶基因及基因表达分析结果显示多个MYB及其靶基因尤其是多铜氧化酶相关基因可能在鲜切丝瓜的不同褐化阶段起重要的作用,是丝瓜褐化的关键调节因子。结论 系统鉴定了LcMYB家族基因,并鉴定了可能参与丝瓜褐化的MYB基因及其靶基因,有助于进一步了解和丰富LcMYB基因家族的生理功能,并为进一步解析果实褐化调控机制,提高果实品质提供了候选基因。     

丹参SmCOP1与调控丹参酮和丹酚酸合成相关转录因子互作筛选＊

目的 预测分析并克隆丹参E3泛素连接酶SmCOP1（constitutively photomorphogenic1），并对其靶基因进行初筛，为丹参次生代谢关键调控因子MYB以及bHLH等转录因子泛素化研究做准备。方法 本研究利用拟南芥AtCOP1蛋白序列，用HMMER3程序和在线程序SMART，在丹参全基因组数据库筛选到丹参中的E3泛素连接酶SmCOP1序列，经RT-PCR技术获得丹参cDNA，以其为模板设计引物扩增，并利用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行相关分析。通过酵母双杂实验对其调控丹参酮和酚酸物质机制进行初步研究。结果 结果表明SmCOP1的2个蛋白均为不稳定亲水性蛋白，其N-端为环形锌指结构域（RING–finger），C-端为WD40重复结构域。通过建立进化树表明SmCOP1b和AtCOP1是直系同源的关系，而SmCOP1a和SmCOP1b是旁系同源的关系。Y2H实验显示SmCOP1a与SmPAP1互作。结论 成功克隆并预测分析丹参E3泛素连接酶SmCOP1，并初步发现其可能通过靶向MYB转录因子SmPAP1对其泛素化修饰参与调控酚酸类物质的代谢。     

丹参ERF转录因子SmERF1基因的表达分析和亚细胞定位

目的:对前期已经克隆的丹参SmERF1基因进行聚类分析,分析SmERFI基因在不同诱导子处理后不同时间的表达情况;并对其进行亚细胞定位分析.方法:利用MEGA5软件对SmERF1基因及拟南芥ERF基因家族进行聚类分析;利用半定量RT-PCR方法,分析SmERF1基因在不同诱导子处理后不同时间的表达情况;将SmERF1与GFP融合,在洋葱表皮瞬时表达,以确定SmERF1蛋白表达部位.结果:丹参SmERF1属于ERF家族第Ⅶ亚族;YE+ Ag+诱导对SmERF1基因的表达没有影响,ABA和MeJA可以抑制该基因的表达,而水杨酸诱导会出现先抑制,后随处理时间加长,SmERF1基因表达又恢复;亚细胞定位确定SmERFI基因在细胞核内特异表达.结论:SmE RF是一个AP2/ERF转录因子,属于AP2/ERF家族第Ⅶ亚族,其表达受ABA,SA,MeJA等激素调节控制.     

丹参转录因子SmWRKY14基因的克隆及表达分析

目的 克隆丹参Salvia miltiorrhiza转录因子基因SmWRKY14,分析其在不同组织及应答环境因子和植物激素过程中的表达特征。方法 以丹参转录组数据中Unigene（c50007_g1）序列为参考,利用PCR扩增获得SmWRKY14基因序列。通过生物信息软件及在线工具预测基因编码蛋白的理化性质、蛋白质结构等分子特征,采用DNAMAN和MEGA 6.0分别进行氨基酸多序列比对和进化树构建,运用实时荧光定量PCR检测该基因的表达模式。结果 克隆得到SmWRKY14基因cDNA全长1 103 bp,编码244个氨基酸,相对分子质量27 600,等电点8.19。该蛋白含有WRKY特征基序,不含信号肽及跨膜结构域,其高级结构主要由无规卷曲构成。进化树分析表明SmWRKY14蛋白与柿WRKY14蛋白的亲缘关系最近。SmWRKY14基因在丹参中各器官中为组成型表达,且该基因与丹参酮合成关键酶基因DXS、GGPPS、CPS的表达模式相似,且受茉莉酸甲酯、脱落酸、赤霉素等植物激素及机械损伤的强烈诱导。结论 获得丹参SmWRKY14基因序列、生物信息及表达特征,为研究WRKY家族成员调控丹参酮类化合物的合成、应答植物激素及参与防御反应的分子机制提供理论依据。     

当归AP2/ERF转录因子家族鉴定及干旱胁迫下的表达分析

目的 对当归Angelica sinensis中的AP2/ERF转录因子基因进行鉴定以及生物信息学分析,并分析其在干旱胁迫下的表达差异,以期筛选出与响应干旱胁迫相关的AsAP2/ERF基因,为后续深入研究2品种当归抗逆性差异及抗性育种提供参考依据。方法 基于全长转录组测序数据,利用生物信息学方法对AsAP2/ERF转录因子家族成员进行鉴定,并分析该家族特征。基于干旱胁迫转录组数据分析AsAP2/ERF基因的表达模式,并利用qRT-PCR技术进行验证。结果 从当归中共鉴定到53个AP2/ERF转录因子,包括28个ERF、18个DREB、5个RAV、2个AP2亚家族成员。AsAP2/ERF转录因子的氨基酸数量是142～440 aa,均为亲水性蛋白,亚细胞定位预测结果显示多数成员定位于细胞核。基因表达模式的分析结果表明,在响应干旱胁迫条件下,“岷归2号”（M2）中表达上调的基因数量多于“岷归1号”（M1）,其中8个基因在2品种当归D2组表达差异显著,这可能与2品种当归的抗旱性相关。qRT-PCR分析结果表明,6个基因与干旱胁迫转录组数据基本一致。结论 鉴定了当归中的AP2/ERF转录因子家族,探究了不同基因在干旱胁迫下的表达模式,最终获得了6个响应干旱胁迫的AsAP2/ERF候选基因,为后期开展当归抗旱功能基因的研究奠定基础。     

丹参萜类合酶基因家族的鉴定和表达模式分析

目的 利用生物信息学方法从基因组层面对丹参萜类合酶（SmTPS）基因家族成员进行全面鉴定和功能预测。方法 从国家基因组科学数据中心（NGDC）、美国国家生物技术信息中心（NCBI）、拟南芥信息资源中心（TAIR）和番茄功能基因组学数据库（TFGD）分别获取丹参、拟南芥和番茄基因组与转录组数据。借助Perl语言、TBtools等工具对SmTPS进行全基因组鉴定与生物信息学分析。结果 共鉴定出52个TPS成员分布在丹参的8条染色体上；编码氨基酸数目在207~822 aa；等电点在4.76~9.16，分子质量为24.11~94.81 kDa，所有成员均为亲水蛋白。基因结构分析表明不同亚族成员之间内含子数差异明显，72.6% TPS-a、TPS-b、TPS-g亚族成员为6，88.9% TPS-c、TPS-e/f亚族成员>10；蛋白motif相对保守。顺式作用元件分析表明，SmTPSs启动子区均含有大量光响应元件，大多数SmTPSs启动子区含有激素响应元件。基因表达模式分析显示SmTPS家族成员存在组织表达特异性，24个基因响应外源茉莉酸甲酯。结论 基于已发表丹参基因组，鉴定得到52个SmTPS家族成员，结合系统进化与表达模式对其功能进行了预测。该文为丹参中萜类化合物生物合成及调控机制全面解析提供了参考信息。     

基于网络药理学的丹参治疗哮喘作用机制初探

目的 运用网络药理学方法探讨丹参治疗哮喘的作用靶点及通路。方法 通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）获取丹参活性成分及潜在靶点;应用OMIM、GeneCards、TTD、DrugBank和DisGeNET数据库收集哮喘靶点,利用R语言获得丹参治疗哮喘的作用靶点,依据STRING 11.0数据库获取蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络;在Metascape平台进行京都基因与基因组百科全书（KEGG）和基因本体（GO）分析,运用Cytoscape 3.5.1软件构建丹参治疗哮喘的成分-靶点-通路网络,并筛选核心靶点,采用MOE 2019软件对重要化合物进行分子对接验证。结果 筛选得到丹参治疗哮喘的59个化学成分、108个靶点及20条关键通路。其中,隐丹参酮主要通过肿瘤坏死因子（TNF）、Toll样受体4（TLR4）等蛋白抑制核转录因子-κB（NF-κB）通路,减轻哮喘气道炎症;丹参酮Ⅱ_A主要通过核转录因子-κB抑制剂α（NFKBIA）等减弱TNF-α和NF-κB表达,抑制NF-κB通路,减轻炎症损伤;木犀草素主要通过蛋白激酶B1（Akt1）、白细胞介素-6（IL-6）和信号传导与转录激活因子3（STAT3）等介导磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-Akt和Janus激酶-信号转导子与转录激活因子（JAK-STAT）通路,通过缓解气道炎症、改善气道重塑和免疫调节治疗哮喘。分子对接显示,三者与疾病靶点生物亲和力高。结论 丹参可以通过多成分、多靶点、多途径发挥治疗哮喘的作用。     

2个丹参鲨烯合酶基因的克隆和鉴定

目的 克隆与鉴定丹参Salvia miltiorrhiza鲨烯合酶基因。方法 基于丹参基因组的基因预测结果设计引物,通过RT-PCR方法,克隆丹参鲨烯合酶基因。利用生物信息软件对基因序列进行了结构分析,对基因编码多肽进行了序列同源性比较和保守结构域分析,利用实时定量RT-PCR方法对基因进行表达模式研究。结果 通过RT-PCR方法扩增得到2个丹参鲨烯合酶基因（SmSQS1和SmSQS2）,它们编码的多肽具有鲨烯合酶相关结构域和保守基序。这2个基因具有不同的外显子/内含子结构特征,具有不同的组织特异性表达模式和时间表达模式。结论 丹参基因组中存在2个鲨烯合酶基因,它们具有不同的基因结构特征和表达模式,可能在丹参甾体类和三萜类化合物生物合成中起不同作用。     

艾活性成分生物合成调控相关的WRKY转录因子筛选及表达分析＊

艾（Artemisia argyi）是常用的中草药和灸用原料植物，具有重要的药用和经济价值，然而其药用活性成分的合成调控研究鲜有报道。WRKY转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一，在植物生长发育、抗逆以及次生代谢合成调控等方面发挥重要作用。本研究基于转录组数据系统鉴定艾的WRKY家族转录因子，分析其蛋白理化性质、进化关系和保守基序等特性，并研究该家族基因在茉莉酸胁迫下的表达模式。实验结果表明，从转录组水平共鉴定到37个AarWRKY转录因子，其氨基酸数目为119-547个，分子量为13.4-59.8 kDa，理论等电点为4.86-10.03。根据拟南芥WRKY家族分类，34个AarWRKY蛋白归类在I、II、III三组，而3个蛋白未归类。AarWRKY蛋白均具有保守的WRKY结构域，且同一组蛋白具有相似的保守基序。基因表达谱分析以及利用qRT-PCR方法检测基因表达差异发现，外源茉莉酸甲酯处理后，6个AarWRKY基因的表达发生了显著差异，其中3个基因上调表达，3个基因下调表达。进一步蛋白互作网络预测发现这些差异表达的AarWRKY基因可能参与JA响应和萜类化合物的生物合成调控等途径。本研究为艾WRKY家族基因的功能研究及其在艾叶活性成分累积中的调控作用解析奠定基础。     

基于转录组信息的甘松MADS-box转录因子家族分析

目的 基于转录组数据筛选鉴定分析甘松Nardostachys jatamansi MADS-box转录因子家族。方法 利用生物信息学的方法全面分析甘松MADS-box基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位、基因结构、导肽、信号肽及跨膜结构域、系统进化树。结果 在甘松转录组数据中共鉴定出20个MADS-box转录因子,含有90～365个氨基酸,相对分子质量在10 179.96～41 707.68,理论等电点范围为4.87～10.43,主要在细胞核表达,均含有MADS保守结构域,均不含信号肽、导肽以及跨膜结构域。系统发育分析表明甘松MADS蛋白主要属于TypeII型。结论 利用生物信息学分析手段,鉴定了甘松MADS-box家族转录因子,为甘松深入研究甘松MADS-box蛋白的生物学功能提供参考,为甘松的药用成分合成调控机制提供研究基础,为培育优质甘松新品种提供依据。     

丹参中转录因子SmMYB87基因的克隆、亚细胞定位和表达分析

目的克隆丹参Salvia miltiorrhiza中第14亚群R2R3 MYB转录因子基因SmMYB87的全长序列,并对其进行生物信息学和表达分析。方法以丹参总RNA为模板,利用同源克隆和c DNA快速扩增(RACE)技术获得SmMYB87 cDNA全长序列。运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析,利用q RT-PCR测定SmMYB87在各器官中的表达并构建融合表达载体pTF-486-SmMYB87分析SmMYB87蛋白的亚细胞定位。结果 SmMYB87基因含有2个内含子和1个732 bp的开放阅读框(ORF),编码243个氨基酸。该基因在根、茎、叶和花中均有表达,且4个器官中的表达量没有显著差异。SmMYB87蛋白在细胞核和细胞膜上均有分布。结论 SmMYB87的序列结构和表达分析为进一步研究其在丹参中的生物学作用奠定了理论基础。     

基于转录组测序揭示适度干旱胁迫对丹参基因表达的调控

目的对丹参进行转录组测序,分析丹参不同组织响应适度干旱胁迫的分子机制。方法以栽培4个月的丹参为材料,设置适度干旱胁迫组(土壤相对含水量55%～60%)和对照组(土壤相对含水量75%～80%),应用IlluminaHi Seq2000分别对根和叶进行转录组测序,对测序后的结果进行基因功能注释、差异表达基因(differentiallyexpressedgenes,DEGs)筛选和共表达网络分析等。结果转录组测序共获得58085条Unigene。其中28846条被注释,根和叶中的DEGs分别有1853、1457个。GO富集结果表明,丹参根和叶中的DEGs在GO功能部位中的分布基本一致,均在代谢过程、刺激响应、细胞结构、催化活性等功能中得到显著富集。KEGG途径富集分析表明,根中DEGs显著富集在DNA复制、植物激素信号转导、植物-病原菌相互作用、胡萝卜素合成等途径,叶中DEGs则主要富集在氨基酸、生物碱、苯丙烷类生物合成等途径。适度干旱胁迫能促进丹参叶中苯丙烷类、根中萜类化合物生物合成途径关键酶基因的表达,是促进丹参有效成分累积的基础。AP2/ERF、b HLH、b ZIP、WRKY、MYB类转录因子在根和叶中差异表达均较显著,基因共表达网络分析预测了在适度干旱胁迫下可能参与调控萜类基因表达的转录因子。结论通过高通量转录组测序,揭示了适度干旱胁迫对丹参不同组织基因表达的调控特征,可为深入研究丹参药效成分的生物合成机制和在栽培中的合理灌溉提供科学依据。     

丹参药材中水溶性及脂溶性成分的电喷雾离子阱质谱研究

 目的 通过应用电喷雾-离子阱质谱,对丹参药材中的水溶性及脂溶性成分进行较为全面的质谱行为考察。方法 分别对8个丹参对照品进行了多级质谱裂解分析,并总结了水溶性丹酚酸类和脂溶性丹参酮类成分的裂解规律。对丹参药材进行了液相-质谱联用分析及多级质谱分析,根据裂解规律对药材中的目标成分进行归属。结果 鉴别和归属了丹参药材中的30个成分。结论 应用离子阱质谱的多级裂解信息对中药材中的复杂成分进行结构解析和鉴别,可以为中药材的质量控制乃至中药制剂的质量标准研究提供丰富的信息。     

丹参镇痛药理作用的研究进展＊

疼痛是现今困扰人类健康最严重的问题之一，药物治疗是目前临床治疗疼痛的主要方式之一。临床常用的镇痛药物在治疗疼痛时常伴有许多副作用，镇痛效果仍不太理想。丹参是常见的活血化瘀类中药，《中国药典》记载其具有“通经止痛”的功效。通过文献挖掘发现，丹参具有悠久的治疗疼痛的历史。现代药理学对丹参的镇痛作用、靶点及作用机制也进行了深入研究，发现丹参具有良好的镇痛药理活性，且其镇痛具有多靶点、多机制、副作用小的特点。本文通过系统检索和挖掘丹参镇痛研究文献，综述丹参镇痛的作用靶点、作用机制和相关成分，发现丹参镇痛的外周和中枢机制分别为调节外周神经元和脊髓中与疼痛相关的因子、受体及信号通路，丹参镇痛的成分主要有丹参酮ⅡA、隐丹参酮、丹酚酸B、丹酚酸C和丹酚酸A，两种丹参酮化合物都含有邻醌型结构母核，三种酚酸类成分则都含有多个酚羟基。论文为丹参镇痛作用的临床应用、镇痛方案的提出以及相关镇痛药物的研发提供了参考依据。     

不同氮源对丹参和藏丹参毛状根有效成分积累的影响

目的氮素是中药材有效成分积累的重要影响元素,为探讨不同氮源对丹参Salviamiltiorrhiza和藏丹参Salvia castanea毛状根生长和活性成分积累的影响。方法分别采用硝酸铵、水解乳蛋白、蛋白胨、牛肉浸膏、酪蛋白和酵母提取物6种氮源处理对丹参和藏丹参毛状根的影响,分析毛状根生长及活性成分积累的变化。结果硝酸铵最有利于2种丹参毛状根的生长。水解乳蛋白能够显著促进丹酚酸类成分的积累,与硝酸铵对照相比,丹参迷迭香酸和丹酚酸B含量分别提高了2.94倍和3.27倍,藏丹参二者含量分别提高了13.74倍和2.01倍。酵母提取物对2种丹参毛状根二氢丹参酮Ι和隐丹参酮积累的促进效果最为显著,水解乳蛋白能显著促进丹参根中丹参酮IIA的积累,牛肉浸膏则对藏丹参中丹参酮IIA积累的促进作用最为显著。结论硝酸铵是2种丹参毛状根生长的最佳氮源,水解乳蛋白是丹酚酸积累的最佳氮源,不同氮源对4种丹参酮的影响不一致,丹参和藏丹参对不同氮源的响应也不一致。该研究不仅对丹参毛状根规模化培养及活性成分工业化生产具有一定指导意义,也对藏丹参资源的开发利用提供了借鉴作用。     

丹参SmRopGEF1基因的克隆、亚细胞定位与表达分析

目的 克隆丹参SmRopGEF1基因,研究其编码蛋白的亚细胞定位及其对逆境胁迫的应激反应和激素诱导下的表达水平。方法 根据前期丹参转录组测序结果设计SmRopGEF1基因特异引物,利用聚合酶链式反应（PCR）扩增SmRopGEF1基因序列;使用生物信息学方法分析SmRopGEF1蛋白序列特征及进化关系;构建pET28a-SmRopGEF1原核表达载体并转化至大肠埃希氏菌中诱导表达,构建35S启动的SmRopGEF1的绿色荧光蛋白原生质体瞬时表达载体,利用激光共聚焦显微镜观察SmRopGEF1的亚细胞定位;实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测逆境胁迫（低温、盐及干旱）和激素诱导（生长素、脱落酸、茉莉酸甲酯）下的基因表达量。结果 丹参SmRopGEF1基因开放阅读框（ORF）全长为1701 bp,编码566个氨基酸,蛋白相对分子质量是62 362.99。生物信息学分析显示SmRopGEF1蛋白含有1个PRONE保守结构域,系统进化树分析表明SmRopGEF1蛋白与芡欧鼠尾草和一串红RopGEF1蛋白为高同源蛋白。成功构建pET28a-SmRopGEF1原核表达载体并在大肠埃希氏菌Rosetta（DE3）菌株中表达、纯化出SmRopGEF1重组蛋白。亚细胞定位的结果显示SmRopGEF1存在于植物细胞的细胞核中。qRT-PCR实验结果表明盐胁迫和冷胁迫能够显著提高SmRopGEF1的表达量;干旱胁迫后丹参愈伤中SmRopGEF1表达量下降。茉莉酸甲酯诱导后SmRopGEF1表达量升高。结论 克隆了丹参SmRopGEF1基因,其在抗逆胁迫中起到重要作用并且可能参与茉莉酸甲酯信号转导。研究结果丰富了丹参防御反应机制的研究,为选育丹参抗逆优良品种、提高丹参的产量与品质提供了参考。     

丹参转录因子SmbHLH93的克隆及表达模式分析

目的 克隆丹参碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)类转录因子SmbHLH93,并初步探究该基因的功能.方法 采用PCR和RT-PCR技术分别从DNA和cDNA水平克隆得到了SmbHLH93基因,进一步通过BD Walking获得了该基因的5'启动子区.生物信息学分析SmbHLH93蛋白的理化性质、结构特点和系统进化关系.结合启动子区分析软件和qPCR,研究SmbHLH93在丹参不同部位和环境诱导下的表达模式.结果 获得SmbHLH93基因序列954 bp和5'启动子区1 583 bp,其中开放阅读框(ORF)657 bp,有3个内含子和4个外显子,编码218个氨基酸,含有bHLH和ACT_UUR-ACR-like结构域,无跨膜区域,可能定位于细胞核.表达模式分析结果显示该基因的表达量在根中最高,茎中最低,且随着花的形成逐渐降低.光和低温诱导SmbHLH93的高表达,而水杨酸(SA)抑制其表达.结论 克隆得到丹参bHLH类转录因子新成员SmbHLH93,初步预测其参与了丹参花的发育过程和丹参次生代谢途径的调控.     

白花丹参丙酮酸脱羧酶基因的克隆和表达分析

目的 获得白花丹参丙酮酸脱羧酶(SmPDC)全长基因,分析该基因在白花丹参不同组织部位,以及缺氧胁迫处理后的该基因表达差异.方法 利用cDNA文库筛选获得SmPDC基因全长,利用半定量RT-PCR,分析SmPDC基因在白花丹参不同部位的表达情况,及缺氧处理条件下的表达情况.结果 获得的SmPDC基因由2 190个核苷酸组成,编码605个氨基酸,蛋白相对分子质量药6.485×104,等电点pI 5.49;半定量RT-PCR检测,该基因在丹参的根中表达量最高,其次是茎和叶;缺氧胁迫处理会诱导该基因的表达,随胁迫时间延长表达量逐渐增加.结论 白花丹参SmPDC基因是PDC家族新成员,其功能与植物耐缺氧代谢途径有关.