华细辛苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与生物信息学分析

目的:克隆华细辛Asarum sieboldii苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因(AsPAL),并进行序列特征分析。方法:通过同源克隆的原理,利用RT-PCR和c DNA末端快速扩增(RACE)相结合的方法,以华细辛叶片总RNA为模板,获得了该基因的c DNA全长,并通过DNAMAN软件和Ex PASy在线分析等对其进行了生物信息学分析。结果:获得AsPAL全长cDNA,Genbank登录号为KY428932,序列分析表明,所克隆的c DNA含有1个2 157 bp的完整开放阅读框,编码718个氨基酸,预测蛋白质相对分子质量为78 758 Da,理论等电点为6.24,没有跨膜区,含有PAL酶活性中心序列GTITASGDLVPLSYVAG,不含信号肽;氨基酸序列多重比较发现,AsPAL与土肉桂、葡萄、当归和杏的同源性达到80%以上。结论:获得了AsPAL c DNA全长序列,对其进行初步生物信息学分析,为进一步探究AsPAL的功能和华细辛甲基丁香酚生物合成的调控机制奠定了必要的基础。     

膜荚黄芪苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与序列分析

目的对膜荚黄芪苯丙氨酸解氨酶基因进行克隆及序列分析。方法应用RT-PCR和cDNA末端快速扩增法,以膜荚黄芪根总RNA为模板克隆PAL基因。结果所克隆的膜荚黄芪苯丙氨酸解氨酶基因命名为AmPAL,Genbank登录号为EF567076。序列分析表明,AmPAL全长为2650bp,含有一个完整的2154bp开放读码框。AmPAL是植物苯丙氨酸解氨酶家族的一个新成员,推测其编码718个氨基酸的多肽,相对分子质量为7.805×104,等电点为5.96,与豆科植物已知的PAL氨基酸序列的同源并且相似性都大于80%。结论首次成功地从膜荚黄芪中克隆出了PAL基因,为有效利用该基因调控药用植物苯丙烷代谢途径奠定了基础。     

姜黄苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与序列分析

目的对姜黄Curcuma longa苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因(Cur PAL)全长进行克隆并开展生物信息学分析,为姜黄次生代谢产物的生物合成机制研究奠定基础。方法利用RT-PCR和RACE相结合的方法,以姜黄叶片c DNA为模板,克隆获得Cur PAL全长,进行生物信息学分析。结果克隆的Cur PAL(登录号为KJ780359)全长c DNA为1 293 bp,其中包括5’-UTR 243 bp,3’-UTR 123 bp,含有1个927 bp的完整开放阅读框(opening reading frame,ORF),编码308个氨基酸;预测蛋白质相对分子质量为33 000,理论等电点p I为5.76;Cur PAL蛋白性质稳定,为可溶性蛋白;Cur PAL编码的蛋白质序列包含与夹竹桃PAL蛋白质相同的脱氨基位点和催化活性位点,氨基酸序列多重比较发现,Cur PAL编码的氨基酸序列与中国李、浙江红山茶、拟南芥、辣椒、小果野蕉PAL氨基酸序列的同源性达到75%以上;与姜目类的植物(如小果野蕉)的PAL聚为一支,说明两者亲缘关系较近;通过蛋白质二维、三维结构的预测,表明Cur PAL蛋白为全α型蛋白,由同源四聚体构成。结论首次克隆并获得Cur PAL基因全长c DNA,为姜黄素生物合成途径的阐明和改善中药材品质提供科学依据。     

白及苯丙氨酸解氨酶基因的克隆、序列特征及激素响应表达分析

目的苯丙氨酸解氨酶(PAL)是植物次生代谢与抗逆反应的关键酶类之一,研究PAL基因的序列信息与逆境胁迫响应模式,揭示其蛋白结构与功能及抗逆信号网络。方法采用RT-PCR、RACE技术获得白及PAL基因c DNA全长;Protparam、SOPMA、SWISS-MODEL等生物信息学软件分析其编码蛋白的理化特性、结构域等特征;DNAMAN、MEGA软件分别进行氨基酸多序列比对与系统进化分析;实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术进行PAL基因时空表达特异性与外源激素胁迫下响应检测。结果克隆得到的Bs PAL基因c DNA全长为2 708 bp,编码1条797个氨基酸组成的多肽,预测蛋白质相对分子质量为86 216.94,等电点6.24,具有植物PAL酶的典型结构域和活性中心,不具有跨膜结构域,与铁皮石斛、蝴蝶兰的PAL基因亲缘关系最近。q RT-PCR结果表明白及根中PAL表达量显著高于叶与茎。在Me JA处理下,PAL表达量呈逐渐上升再下降的趋势;SA处理下,则是先下降再上升的趋势。结论白及PAL基因的克隆与序列特征分析、表达检测及响应Me JA和SA胁迫后的表达变化为阐明白及苯丙烷代谢途径与激素信号通路研究提供实验基础。     

薏苡对黑粉病的抗性与苯丙氨酸解氨酶的关系初探

薏苡对黑粉病的抗性与苯丙氨酸解氨酶的关系初探高微微,赵杨景,李先恩(中国医学科学院药用植物资源开发研究所北京100094)薏苡是一种药粮兼用的作物,在我国分布广泛,具有保健抗癌之功效。黑粉病是薏苡的主要病害,对薏苡产量造成严重威胁。目前,我国各地薏苡栽培多以当地农家品种为主,缺乏对种质抗病性的分析整理,为了有选择地利用抗源,以及深入研究抗病性的生理生化基础,我们对4个不同来源的薏苡品种进行了田间接种试验,同时对?...     

金荞麦苯丙氨酸解氨酶基因FdPAL 的克隆及原核表达

目的:克隆金荞麦苯丙氨酸解氨酶(FdPAL)基因DNA和全长cDNA序列,对该基因进行序列分析,原核表达及其活性相关研究.方法:采用同源克隆和RT-PCR技术扩增苯丙氨酸解氨酶基因的DNA序列和全长cDNA序列并对其进行生物信息学分析;构建PAL原核表达载体pET30b(+)-FdPAL,在大肠杆菌Escherich coli BL21( DE3)中进行诱导表达,使用分光光度计法定量测定其酶活,使用薄层色谱法鉴定其催化活性.结果:金养麦PAL基因DNA序列全长2 583 bp,由2个外显子,1个内含子构成(命名为FdPAL,GenBank登录号为HM628904);cDNA序列包含1个2 169 bp的开放阅读框(ORF),编码722个氨基酸,理论相对标准分子质量78.31 kDa,等电点5.94.SDS-PAGE分析表明,诱导后的新生蛋白质相对标准分子质量为75.37 kDa;诱导4h后,表达产物的苯丙氨酸解氨酶比活力最高,达到4 386 nmol·g-1·min-;薄层色谱结果表明,诱导表达产物具有催化苯丙氨酸转化为肉桂酸的活性.结论:首次从金荞麦中克隆到PAL基因,该基因具有植物PAL同源基因的典型特征;重组的金荞麦PAL基因表达载体[pET30b(+)-FdPAL]能有效地在大肠杆菌Ecoli BL21 (DE3)中表达,并形成具有一定催化功能的酶.     

膜荚黄芪3个苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

目的克隆膜荚黄芪苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因家族成员,分析它们在不同组织中的表达模式与毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量变化,为揭示膜荚黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷积累的分子机制提供理论依据。方法以膜荚黄芪总RNA为模板,采用同源克隆法和RACE技术克隆PAL基因并进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR技术测定PAL基因在根、茎、叶中的表达量;采用HPLC法测定了根、茎、叶中的毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量。结果从膜荚黄芪中克隆了3个PAL基因Am PAL1、Am PAL2、Am PAL3,Genbank登陆号分别为KY086279、KY086280、KY086281。Am PAL1、Am PAL2和Am PAL3的全长c DNA长度分别为2 508、2 401、2 498 bp,均含有2 157 bp的完整开放阅读框,编码718个氨基酸。蛋白质序列分析表明,它们均含典型的PAL酶活中心序列,与植物PAL蛋白同源,且与同属于豆科的植物PAL蛋白相似性最高。系统进化树表明,Am PAL1与Am PAL2和Am PAL3聚为不同的亚类。实时荧光定量PCR分析发现,这些基因在根、茎、叶中表达模式不同,在检测的所有组织中Am PAL1的表达量最高、Am PAL2的表达量次之、Am PAL3的表达量最低,只有Am PAL2的表达水平与毛蕊异黄酮葡萄糖苷积累变化一致(即根茎叶)。结论从膜荚黄芪中克隆的Am PAL1、Am PAL2和Am PAL3是典型的PAL基因家族成员,推测它们在膜荚黄芪各组织发育过程中起着不同的作用,且Am PAL2可能参与了毛蕊异黄酮葡萄糖苷的积累。     

桑黄鲨烯环氧酶基因克隆与序列分析

目的对参与桑黄三萜合成途径的关键酶鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)进行基因全长克隆和生物信息学分析。方法以桑黄总RNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术克隆桑黄SE基因的全长c DNA和DNA序列,并通过Ex PASy在线分析等方法对其进行生物信息学分析。结果序列分析表明,SE基因全长2 145 bp,包含6个外显子和5个内含子;所克隆的c DNA全长为1 856 bp,包含1个1 452 bp的开放阅读框,编码483个氨基酸的蛋白,命名为Ib SE1,预测该蛋白的相对分子质量为5.3×104,等电点(p I)为8.41,无信号肽。结论首次克隆并获得桑黄鲨烯环氧酶基因全长序列,为进一步阐明桑黄三萜代谢途径和改善中药材品质奠定基础。     

茯苓鲨烯环氧酶基因克隆与表达分析

目的：从茯苓中克隆参与茯苓三萜合成路径中的潜在关键限速酶鲨烯环氧酶（SE）,并对其进行生物信息学及表达分析。方法：采用试剂盒提取总RNA,反转录为cDNA,设计特异性引物,以cDNA为模板,进行SE基因的克隆,对该基因进行生物信息学分析。通过实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）检查茯苓鲨烯环氧酶基因（PcSE）在茯苓神舟10号、湘靖28、5.78菌株中的表达。结果：PcSE的基因全长为1 571 bp,包含4个外显子,3个内含子。获得编码区域（CDS）序列长为1 413 bp,编码470个氨基酸。该蛋白为疏水性蛋白,无信号肽,有2个跨膜结构域,具有FAD/NAD(P)结合域和鲨烯环氧酶结构域,定位于线粒体或质膜上。与多孔菌科真菌的同源序列比对一致性为80.92%;系统进化树显示PcSE蛋白与美国茯苓的亲缘关系最近。Real-time PCR结果显示,PcSE基因在3个菌株中均有表达,在5.78菌株中的表达量最高,3个菌株的PcSE表达差异不存在统计学意义。结论：首次从茯苓中克隆并分析茯苓PcSE基因,为进一步研究茯苓PcSE的功能及解析茯苓三萜生物合成途径提供了基础...     

灰毡毛忍冬LmPAL1基因的克隆及表达分析

目的克隆灰毡毛忍冬苯丙氨酸解氨酶(LmPAL1)基因全长序列,并进行生物信息学和表达模式分析。方法提取灰毡毛忍冬花总RNA,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和RACE技术克隆LmPAL1基因的全长cDNA序列;运用相关软件对该基因序列进行生物信息学分析;利用qRT-PCR测定灰毡毛忍冬茎、叶和不同花期花中该基因的相对表达量。结果克隆的LmPAL1基因开放阅读框(ORF)长度为2 145 bp,编码714个氨基酸,生物信息学分析预测为亲水性蛋白,定位于叶绿体中,包含PAL shielding结构域(527～641 aa),并且含有PAL/HAL活性中心序列GTITASGDLVPLSYIAG(196～212aa),与其他LmPAL1具有较高的相似度;LmPAL1基因q RT-PCR结果显示,7个花期材料以金黄色开花期相对表达量较高;与茎、叶比,白色花蕾期花的相对表达量最高,叶的最低。结论成功克隆了LmPAL1基因,为进一步研究该基因的功能以及遗传改良灰毡毛忍冬品质奠定基础,同时为探究灰毡毛忍冬绿原酸生物合成和调节机制提供了依据。     

阳春砂二酮辅酶A合成酶的基因克隆及序列分析

目的 对阳春砂姜黄素生物合成途径的关键酶二酮辅酶A合成酶（diketide CoA synthase,DCS）基因的编码cDNA序列进行克隆,为研究阳春砂姜黄素生物合成与基因调控奠定基础。方法 结合阳春砂的转录组注释,根据编码区序列设计引物,通过PCR方法克隆阳春砂DCS基因的编码区cDNA。结果 PCR扩增了一个长1 170 bp的基因片段,该片段编码由389个氨基酸组成的DCS。同源性比对结果显示基因编码蛋白与姜黄的DCS具有氨基酸一致性达96%,与水仙等植物的查耳酮合酶（chalcone synthase,CHS）氨基酸一致性达66%～69%。进化树分析结果显示,与姜黄Curcumae Longae具有较近的亲缘关系。结论 首次从阳春砂中克隆DCS基因获得其编码区序列,为分析基因表达特性及其在姜黄素生物合成中的功能奠定基础。     

当归咖啡酸-O-甲基转移酶基因克隆和序列分析

目的克隆当归Angelica sinensis咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferases,COMT)编码基因全长c DNA,并对序列进行生物信息学分析。方法提取当归叶片总RNA为c DNA合成模板,利用同源克隆结合c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆当归COMT全长c DNA,并利用NCBI、Ex PASy网站上的Blast N、Blast P、ORF Finder、Compute PI/Mw、Prot Scale、PROSITE、SWISS-MODEL等序列在线分析工具和MEGA、DNAMAN生物信息学软件对序列进行分析。结果获得COMT全长c DNA序列,并在Gen Bank注册(登录号KP188587)。序列分析表明,克隆的c DNA全长为1 436 bp,其中包括5’-UTR(76 bp)和3’-UTR(362 bp),含有1个1 098 bp的完整开放阅读框(opening reading frame,ORF),编码365个氨基酸的多肽链;预测蛋白质相对分子质量为40 230,理论等电点(p I)为5.43;无信号肽,具有典型的II型氧甲基转移酶结构域SAM_OMT_II。结论首次克隆当归COMT基因全长c DNA,为当归COMT基因功能研究和当归阿魏酸生物合成与调控的机制研究奠定基础。     

显齿蛇葡萄查耳酮合成酶基因cDNA克隆及蛋白质序列分析

目的 对显齿蛇葡萄Ampelopsis grossedentata查耳酮合成酶(CHS)基因进行克隆及序列分析.方法 根据已经克隆的植物基因的保守序列设计一对引物,以显齿蛇葡萄总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增CHS基因序列并连接到pMD 18-T Simple载体上,阳性克隆经PCR检测后进行测序.结果 得到一段1 173 bp的序列,序列分析表明,该片段编码390个氨基酸,与其他高等植物CHS基因氨基酸序列同源性在67.9％以上.结论 首次从显齿蛇葡萄中克隆了CHS基因,为有效利用该基因奠定了基础.     

金荞麦花青素合酶基因的克隆及其表达与花青素量的相关性研究

目的 获取金荞麦花青素合成途径关键酶花青素合成酶（anthocyanins synthase,ANS）基因的全长序列,并进行序列分析;对花期金荞麦ANS基因在各组织中表达水平与花青素量的相关性进行分析。方法 利用同源克隆技术获得ANS基因cDNA序列;采用半定量RT-PCR对ANS表达量进行分析;采用分光光度法测量花青素量。结果 金荞麦ANS基因cDNA包含一个1 077 bp的ORF,编码358个氨基酸,命名为FdANS。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白与其他植物ANS蛋白氨基酸序列同源率较高。FdANS在花期金荞麦不同组织中的表达量分析表明,其表达量花＞叶＞茎＞根,花青素量为花＞叶＞茎＞根。结论 在金荞麦中首次获得ANS基因的cDNA序列,编码蛋白具有ANS同源蛋白的典型特征。FdANS基因在金荞麦根、茎、叶和花中的表达量与花青素量具有相关性。     

旋覆花属8种药用植物ITS2序列分析

目的 对旋覆花属8种药用植物进行ITS2序列分析,为其分子鉴定提供依据。方法 对4种旋覆花属药用植物的8个样本ITS2序列进行PCR扩增和测序,同时从GenBank下载13个样本。用MEGA5.0计算其种间、种内的K2P距离,及各序列变异位点并进行聚类分析。结果 旋覆花属8种药用植物ITS2的长度为210～212 bp,变异位点为60个;旋覆花药材2种不同来源药用植物有3个变异位点,与其他同属6种植物有13～43个变异位点;构建的系统发育树显示旋覆花药材的不同基原样本各聚为一支,能很好与其他6种植物区分;旋覆花Inula japonica、欧亚旋覆花I. britannica、总状土木香I. racemosa、土木香I. helenium 4个物种的遗传距离值远小于其与羊耳菊I. cappa、赤茎羊耳菊I. rubricaulis、显脉旋覆花I. nervosa、泽兰羊耳菊I. eupatoerioides 4个物种的遗传距离值。结论 ITS2序列能够为旋覆花属8种药用植物的鉴定和Flora of China对羊耳菊、赤茎羊耳菊、显脉旋覆花、泽兰羊耳菊分类修订提供一定的分子证据。     

刺五加肌动蛋白基因的克隆和表达稳定性分析

目的 克隆刺五加Eleutherococcus senticosus的肌动蛋白(actin,ACT)基因并使其成为可用的内参基因.方法 运用RT-PCR法克隆ACT基因的部分序列,并以其为内参基因进行半定量PCR和real-time PCR分析.结果 克隆了长度为1 031bp的刺五加ACT基因,推测其编码343个氨基酸,与光皮桦Betula luminifera、陆地棉Gossypium hirsutum、茶树Camellia sinensis的ACT氨基酸序列同源性分别为99.42％、98.83％、98.54％.刺五加ACT基因在不同器官和不同生长发育时期的表达量基本恒定,以其为内参基因的半定量PCR和real-time PCR均具有良好的扩增效果和重现性.结论 首次分离并报道了刺五加ACT的cDNA克隆,证实该序列可以作为基因表达分析的内参基因,建立了其real-time PCR反应体系.     

建泽泻鲨烯合酶基因克隆及其生物信息学分析

目的 对建泽泻原萜烷型三萜类成分生物合成关键酶鲨烯合酶(squalene synthase,SS)进行基因全长的克隆和生物信息学分析.方法 以建泽泻总RNA为模板,运用同源克隆法和RACE技术克隆建泽泻SS基因的cDNA全长,并通过DNAMAN软件及ExPASy在线分析等方法对其进行生物信息学研究.结果 获得建泽泻SS基因全长cDNA,GenBank注册号为JX866770,序列分析表明,所克隆的cDNA序列全长为1577bp,包含一个长1230bp的开放阅读框架,编码409个氨基酸的蛋白,与其他药用植物具有较高的同源性.预测该蛋白的相对分子质量为4.68×104,等电点为5.97,无信号肽,包含2个富含天冬氨酸(DXXDD)的保守功能域.结论 首次克隆获得建泽泻SS基因的全长cDNA,为泽泻原萜烷型三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.