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。     

阳春砂3个萜类合酶基因启动子的克隆及其参与萜类调控的分析

目的 获得药用植物阳春砂Amomum villosum萜类合酶基因AvBPPS(bornyl diphosphate synthase)、AvLIS(linalool syntlase)和AvHUS(humulene synthase)的启动子,探究其顺式作用调控元件参与萜类合成的调控.方法 从阳春砂叶片基因组DNA(...     

丹参牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶基因的克隆与分析

目的:获得丹参牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶基因(GGPS),并进行生物信息学分析和初步的表达特性研究.方法:根据GGPS蛋白序列保守区域设计简并引物,利用同源扩增和cDNA末端快速扩增技术从丹参根中获得目的基因;利用BLAST进行序列比对,ORF Finder寻找开放阅读框,Prosite分析蛋白质的基本结构域,Target P 1.1分析信号肽序列,MEGA4.0比对已有GGPS蛋白序列,并构建进化树;用半定量RT-PCR检测其在丹参子叶期根、叶和花期根、茎、叶、花蕾、花中的表达情况;设计特异引物,从丹参基因组DNA中扩增,获得编码完整的GGPS基因,初步分析该基因结构.结果:得到1条长1298 bp的GGPS cDNA序列,其ORF框长1 095 bp,编码1段含有52个氨基酸质体定位信号肽的364个氨基酸序列,具有多聚异戊二烯基合成酶的特异序列,与已报道的GGPS基因有60%以上的同源性;RT-PCR半定量分析表明该基因在所分析的各组织中均有表达,尤以花期叶片中的表达最强;基因结构分析表明该基因有1个397 bp的内含子.结论:首次得到丹参牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶基因,为其功能研究提供了基础.     

阳春砂龙脑基二磷酸合酶关键氨基酸位点筛选及突变体的构建

目的 对阳春砂萜类合成关键酶龙脑基二磷酸合酶(bornyl diphosphate synthase,BPPS)催化生成龙脑基二磷酸(bornyl diphosphate,BPP)的关键氨基酸位点解析,为阳春砂BPPS的功能优化并且促进其在代谢工程中的应用奠定基础.方法 比较阳春砂、海南砂的BPPS (AvBPPS、A...     

甘草酸合成生物学元件初探：甘草法呢基焦磷酸合酶基因的克隆及序列分析

甘草酸是中药甘草的主要有效成分,法呢基焦磷酸合酶（FPS）是甘草酸合成途径中关键酶之一。根据甘草转录组数据设计引物,对FPS 基因进行克隆,获得甘草FPS 基因的全长编码序列。甘草FPS 基因编码区全长1 029 bp,编码342 个氨基酸残基。将甘草FPS 基因与GenBank 中其他植物FPS 基因序列进行比对分析,发现其核酸序列与鹰嘴豆、苜蓿、蒺藜苜蓿、大豆、百脉根的序列相似度最高,分别达到94%、94%、93%、93%、92%。进一步的系统进化分析表明FPS 基因具有较高的保守性,其序列进化树与植物分类一致。     

刺五加法尼基焦磷酸合酶、鲨烯合酶、鲨烯环氧酶基因启动子CpG岛的预测与功能验证

目的获得刺五加法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SS)、鲨烯环氧酶(SE)基因启动子的CpG岛分布情况和功能活性。方法针对已克隆的FPS、SS、SE基因启动子序列,使用EMBOSS和Li Lab进行CpG岛预测,同时利用GUS基因作为报告基因,p CAMBIA1301质粒作为表达载体,利用根癌农杆菌转化拟南芥进行功能验证。结果发现刺五加FPS、SS启动子含有2个CpG岛,长度分别是520、218 bp和108、103 bp,SE启动子含有3个CpG岛,长度为290、119、149 bp。FPS、SS、SE基因启动子均具有启动活性,但强度不一,SS启动子活性最强。结论研究首次获得刺五加FPS、SS、SE基因启动子区域的CpG岛分布情况,以及其功能活性,为后续进一步FPS、SS、SE甲基化分析及其在刺五加中的表达调控研究奠定了基础。     

刺五加法尼基焦磷酸合酶基因的克隆、 生物信息学及表达分析

目的:克隆刺五加的法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)基因,并对其进行生物信息学和表达分析.方法:采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆刺五加FPS基因的全长cDNA序列.运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能.并通过RT-PCR法检测FPS在不同器官中的表达情况.结果:刺五加FPS基因的cDNA全长为1 499 bp,开放阅读框长1 029 bp,编码342个氨基酸的蛋白,包含2个富含天冬氨酸(DDXXD)的保守功能域.FPS蛋白无跨膜区域,定位于细胞质中.RT-PCR的结果显示,刺五加FPS基因在各器官中均有表达,但表达最具有显著差异(P＜0.05).结论:首次分离并报道了刺五加FPS的cDNA克隆,并证实其在不同器官中的表达量不同,为进一步研究FPS对刺五加皂苷合成的影响和表达调控奠定了基础.     

中药调控一氧化氮合酶-一氧化氮系统的研究

一氧化氮(NO)是生物体细胞内及细胞间的重要信号分子,由不同类型一氧化氮合酶(NOS)催化生成,即内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、神经元型一氧化氮合成酶(nNOS)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)。生理情况下,组织中eNOS和nNOS持续低水平表达维持正常生理功能。病理情况下,eNOS活性下降,NO生成减少,中药可以通过蛋白质磷酸化调节eNOS活性增加NO浓度以及通过抗氧化作用提高NO的生物利用度。而iNOS在生理情况下不表达,炎症状态下,iNOS被激活产生大量NO,导致组织损伤,加剧炎症进程。中药通过NF-κB和p38MAPK下调iNOS减少NO生成治疗炎症。不少活血化瘀药可以下调iNOS起到抗炎作用,为活血化瘀药治疗炎症提供了试验依据。     

三七法呢基焦磷酸合酶的基因克隆及序列分析

目的对三七法呢基焦磷酸合酶(FPS)进行基因克隆及序列分析。方法采用cDNA末端快速扩增法,以三七根总RNA为模板扩增出三七FPS基因。结果序列分析表明,所克隆的cDNA序列全长1 409 bp,开放阅读框共编码343个氨基酸残基,推测的氨基酸序列与积雪草、灰白银胶菊、黄花蒿的FPS的氨基酸序列同源性最高,分别达95%、87%、86%。结论首次分离并报道了三七FPS cDNA克隆,为进一步研究三萜皂苷生物合成机制及其在提高植物药用价值方面的应用奠定基础。     

甘草酸合成生物学元件初探：甘草法呢基焦磷酸合酶基因的克隆及序列分析＊

甘草酸是中药甘草的主要有效成分,法呢基焦磷酸合酶（FPS）是甘草酸合成途径中关键酶之一。根据甘草转录组数据设计引物,对FPS基因进行克隆,获得甘草FPS基因的全长编码序列。甘草FPS基因编码区全长1029 bp,编码342个氨基酸残基。将甘草FPS基因与GenBank中其他植物FPS基因序列进行比对分析,发现其核酸序列与鹰嘴豆、苜蓿、蒺藜苜蓿、大豆、百脉根的序列相似度最高,分别达到94%、94%、93%、93%、92%。进一步的系统进化分析表明FPS基因具有较高的保守性,其序列进化树与植物分类一致。     

内生真菌对铁皮石斛多糖和生物碱合成关键酶基因表达的影响

目的分析内生真菌菌株GXRz2、GXRz3和GXRz10对铁皮石斛多糖含量和多糖合成途径关键酶尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase)基因表达以及生物碱含量和生物碱合成途径中关键酶3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme-A reductase,HMGR)、法尼基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPS)基因表达的影响。方法铁皮石斛幼苗施加内生真菌菌液,采用分光光度法测定铁皮石斛多糖和生物碱含量。以18 S rRNA为内参照基因,荧光定量PCR(qRT-PCR)法检测多糖、生物碱关键酶基因表达的变化。结果铁皮石斛活性成分多糖含量较高,主要集中于茎,根中最低;而生物碱含量较低,主要存在于叶,根中最低,3株内生真菌处理均能在一定程度上促进铁皮石斛多糖及生物碱的积累。qRT-PCR技术检测UGPase、HMGR和FPS基因在不同内生真菌处理下的相对表达,结果显示,内生真菌GXRz3和GXRz10均可显著提高铁皮石斛UGPase、HMGR和FPS基因的表达量;其中,多糖合成途径中,UGPase基因在茎中的相对表达量最高,叶次之,根中最少;生物碱合成途径中,HMGR基因在茎中的相对表达量最高,叶次之,根中最少,而FPS基因在叶中的相对表达量最高,茎次之,根中最少。结论内生真菌可能通过调控UGPase的表达,影响多糖的合成,结合多糖积累情况,推测UGPase可能是铁皮石斛多糖合成途径中的关键酶;内生真菌可能通过调控HMGR、FPS的表达,影响生物碱的合成,而结合生物碱积累情况,推测FPS可能是生物碱合成途径中的关键酶。     

濒危药用植物茅苍术法呢基焦磷酸合酶基因克隆及其表达分析

目的克隆茅苍术Atractylodes lancea倍半萜类成分生物合成关键酶法呢基焦磷酸合酶(FPPS)基因全长并分析其表达规律。方法以茅苍术总RNA为模板,运用同源克隆法和RACE技术克隆茅苍术FPPS基因(Al FPPS)的c DNA全长,并进行生物信息学分析;用q RT-PCR和GC-MS分析不同生长阶段FPPS在茅苍术根茎中的表达及倍半萜类成分量变化,并分析二者的相关性。结果获得Al FPPS基因全长c DNA为1 320 bp(Gen Bank accession no.KX443242),含一个长1 029 bp的开放阅读框,编码342个氨基酸,包含5个保守功能域,其中2个富含天冬氨酸(DXXDD)。q RT-PCR及GC-MS结果显示不同时期茅苍术Al FPPS基因表达量与倍半萜类成分量呈显著正相关。结论首次克隆获得Al FPPS基因的全长c DNA,初步证明Al FPPS基因是茅苍术倍半萜类成分生物合成途径中的重要调控位点,为茅苍术倍半萜类成分生物合成途径阐明与生物工程应用提供科学依据。     

雷公藤牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶基因全长cDNA的获得及生物信息学分析

该研究利用c DNA末端快速扩增(RACE)技术从雷公藤悬浮细胞中克隆得到一条GGPPS全长c DNA(Gene Bank:KM978333),并对其进行多重序列比对、蛋白结构预测及构建系统进化树等生物信息学分析。所克隆的Tw GGPPS c DNA全长1 857 bp,编码含514个氨基酸的蛋白序列,相对分子质量为57.13 k Da,等电点为7.85,具有5个保守域和2个功能域,亚细胞定位预测显示其可能位于质膜上,多重序列比对及系统进化树结果显示与其他植物GGPPS家族具有较高同源性。实验首次克隆了雷公藤GGPPS基因,为进一步研究雷公藤甲素等二萜化合物生物合成途径奠定基础。     

雷公藤牻牛儿基焦磷酸合酶基因TwGPPS克隆与表达分析

根据雷公藤悬浮细胞转录组数据设计特异引物,采用cDNA末端快速扩增技术克隆雷公藤牻牛儿基焦磷酸合酶基因TwGPPS1,TwGPPS2全长cDNA,并进行生物信息学分析和蛋白表达研究。首次克隆得到TwGPPS1核苷酸的完整开放阅读框长度为1 278 bp,编码425个氨基酸蛋白,预测蛋白等电点为6.68,相对分子质量为47.189 kDa;TwGPPS2核苷酸的完整开放阅读框长度为1 269 bp,编码422个氨基酸蛋白,预测蛋白等电点为6.71,相对分子质量为46.774 kDa;进一步构建了原核重组表达载体pET-32a-TwGPPS1,pET-32a-TwGPPS2,并成功诱导出TwGPPS1,TwGPPS2重组蛋白,为深入研究此关键酶基因功能和雷公藤萜类生物合成途径奠定基础。     

枸骨法尼基焦磷酸合酶IcFPS2基因克隆与原核表达分析

目的 克隆枸骨Ilex cornuta三萜皂苷生物合成途径中关键酶法尼基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase,FPS）基因,对其进行组织特异性表达分析,构建原核表达载体并进行重组蛋白诱导表达,探究其参与调控三萜皂苷生物合成的功能。方法 结合枸骨转录组数据设计特异性引物,采用PCR技术从枸骨叶中扩增得到了IcFPS2基因的c DNA序列,对其进行生物信息学分析;通过实时荧光定量进一步分析其组织表达特异性,构建原核表达载体pET32a-IcFPS2,并转化至大肠杆菌E. coli BL21(DE3)pLysS感受态细胞,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）诱导重组蛋白的表达。结果 IcFPS2基因长1259 bp,开放阅读框为1050 bp,编码350个氨基酸,其蛋白质相对分子质量和等电点分别为40 200、5.54。氨基酸序列比对分析表明枸骨与栀子、杜仲、甘草、绞股蓝、竹节参的FPS氨基酸序列具有较高的同源性。系统进化树分析显示,IcFPS2蛋白与西洋参、人参、竹节参FPS蛋白聚为一支,表明枸骨FPS蛋白可能与双子叶植物五加科FPS蛋白在功能上较为...     

芍药FPPS基因的克隆及生物信息学分析

目的克隆芍药萜类物质生物合成关键酶法呢基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPPS)c DNA全长序列并对其进行生物信息学分析。方法根据芍药转录组测序数据,设计一对特异性PCR引物,应用RT-PCR技术扩增出芍药FPPS基因目标条带并克隆至p MD18-T载体上,菌落PCR和质粒PCR鉴定出阳性重组子后进行序列测定及序列同源性搜索、分子系统进化树构建、结构域搜索及3D结构预测等生物信息学分析。结果测序结果表明芍药FPPS基因全长1 315bp,含60 bp的5’-UTR、1 050 bp的CDS和205 bp的3’-UTR,共编码349个氨基酸,Gen Bank登录号为KP708571;Blastn和Blastp分析结果显示芍药FPPS(KP708571)及其编码的蛋白(AKJ26301)在核苷酸水平和氨基酸水平上与多种植物的FPPS基因和FPPS蛋白具同源性;分子进化树分析结果表明芍药FPPS蛋白与其他物种FPPS蛋白的亲缘关系相对较远;预测芍药FPPS蛋白相对分子质量为40 200,等电点为5.33,是一个定位于胞液、不含跨膜结构域、不含信号肽分子的亲水性、稳定蛋白;发现芍药FPPS含有底物结合位点、底物-Mg2+结合位点、催化位点、富含天冬氨酸位点1及富含天冬氨酸位点2共7个保守结构域;3D结构中α-螺旋所占比例高且α-螺旋之间由β-转角(loop)相连接;中央腔(central cavity)由大约10个核心α-螺旋排列而成。结论首次从芍药中克隆了FPPS基因并对其进行了初步的生物信息学分析。     

樟树挥发油的提取及包合物制备与鉴定研究

目的比较湖南樟树老叶、嫩叶、落叶、籽中挥发油含量差异,制备樟树挥发油的β-环瑚精包合物并对其进行鉴定。方法采用水蒸气蒸馏法提取挥发油;以挥发油包合率为评价指标,对研磨法、饱和水溶液法、超声法进行比较,并采用正交试验法优选研磨法的最佳包合工艺条件;通过薄层色谱法、紫外可见吸收光谱法、差示扫描量热法对包合物进行鉴定。结果 6-7月的样本中,樟树挥发油的平均得率分别为老叶1.58%、嫩叶1.52%、落叶0.84%、籽1.39%。优选的包合方法为研磨法,最佳包合工艺为β-环瑚精与挥发油的投料比为10∶1,加4倍量水,研磨2 h。樟树挥发油包合前后的薄层色谱、紫外可见吸收图谱均无差异;包合物、β-环瑚精、挥发油、β-环瑚精与油物理混合物的热分析图谱有显著差异。结论樟树挥发油的含量以老叶较高;本试验优选的包合工艺合理、稳定。     

环烯醚萜类成分生物合成途径及关键酶基因研究进展

环烯醚萜类化合物是广泛存在于双子叶植物中的一类化合物,具有广泛的生物活性,如神经保护、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等作用。文章对药用植物环烯醚萜类化合物生物合成途径及三个可能的关键酶基因的研究进展进行综述,以期为进一步解析环烯醚萜生物合成途径以及挖掘功能基因奠定基础。     

膜荚黄芪法呢基焦磷酸合酶基因密码子偏性分析

目的法呢基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPS)是调控黄芪甲苷生物合成途径关键酶,为该基因外源表达选择合适的宿主,进而为提高黄芪甲苷产量提供理论依据。方法以长白山膜荚黄芪为植物材料,克隆了FPS基因的编码序列。运用EMBOSS及Codon W等在线软件分析了FPS基因的密码子偏好性,并将其与玉米、青蒿等7种植物FPS基因及大肠杆菌基因组密码子偏好性进行比较。结果膜荚黄芪FPS基因偏好于以A或T碱基结尾的密码子,与大肠杆菌Escherichia coli基因组共有22个密码子存在差异。结论进一步提高膜荚黄芪FPS基因在大肠杆菌中的表达水平,需对其密码子进行优化。     

温郁金法呢基焦磷酸合酶（CwFPPS）基因的克隆、亚细胞定位及表达分析

目的 克隆温郁金Curcuma wenyujin萜类生物合成中的限速酶法呢基焦磷酸合酶（farnesyl pyrophosphate synthase，FPPS）的全长cDNA序列。方法 根据温郁金转录组数据设计特异引物，PCR扩增FPPS全长cDNA序列并对其进行生物信息分析；构建"基因-GFP"融合表达载体，利用农杆菌介导烟草叶片进行亚细胞定位分析；实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测基因在植物组织中的特异性表达。结果 温郁金CwFPPS基因全长1196 bp，包含1个长为1071 bp的开放阅读框，编码356个氨基酸，GenBank登入号为MT489462；CwFPPS编码蛋白属于类异戊二烯生物合成酶超级家族（C1）成员，包含5个保守的功能域，其中2个是富含天冬氨酸（DDXXD）的活性中心；亚细胞定位显示该蛋白位于泡质、细胞膜或细胞核上。qRT-PCR分析表明，CwFPPS基因在根茎中特异表达，相对表达水平是叶片中的13.7倍。结论 克隆获得的温郁金CwFPPS基因全长及其特异表达信息，可为后续进行基因功能鉴定及倍半萜成分的代谢工程研究提供依据。