红花 CtWD40转录因子家族基因的生物信息学分析

WD40转录因子家族是真核生物中广泛存在的基因超家族,与植物生长及发育调控密切相关。并且在以往的研究中发现WD40转录因子参与花色苷的合成,而花色苷是红花类黄酮化合物的重要组成之一。该研究通过生物信息学手段及基因表达分析方法鉴定了红花基因组中40个CtWD40家族成员。研究根据拟南芥等植物WD40蛋白序列及系统发育特点将红花CtWD40家族归为7个亚家族,结合保守基序分析揭示每个亚家族成员特定的保守基序与基因结构,发现进化关系邻近的家族成员在保守基序与基因结构上具有一定的相似性。其次,基因启动子顺式作用元件搜索发现CtWD40特定启动子元件,揭示其可能参与的代谢途径。接下来,使用功能富集分析,分析CtWD40蛋白的功能类别和细胞定位,并通过CtWD40蛋白间相互作用,预测其潜在的调控功能。最后,根据qRT-PCR揭示了红花CtWD40亚家族19个成员在红花不同组织及花期中的差异表达。该研究为红花CtWD40基因功能验证及表达分析提供了理论依据。     

基于红花不同组织转录组数据的转录因子分析

目的注释并分类红花Carthamus tinctorius中转录因子家族,分析其在不同组织间的表达水平差异。方法使用红花不同组织转录组测序数据组装Unigene,利用Nr数据库中转录因子信息比对并注释红花转录因子,同时对MYB转录因子家族的基因表达、蛋白保守结构域及系统发育树等内容重点分析。结果红花转录组测序数据中共获得731个转录因子,分属42个转录因子家族。MYB转录因子家族成员的表达及蛋白结构分析显示,MYB转录因子家族在花冠中表达差异显著,氨基酸序列中存在3个保守的蛋白核心结构,系统发育树分析显示聚为2类MYB亚族。结论红花MADs-box、b HLH、MYB、AP2转录因子家族成员最多,在不同组织间表达差异显著,MYB转录因子家族具有一定保守性。     

调控红花类黄酮合成MYB转录因子基因克隆及表达分析

目的在红花Carthamus tinctorius中克隆调控类黄酮合成的MYB转录因子基因,通过序列及表达分析初步鉴定参与调控类黄酮合成的MYB转录因子基因。方法对已报道调控类黄酮合成MYB转录因子进行序列比对,设计简并引物克隆核心序列,采用RACE技术克隆MYB转录因子基因全长,利用生物信息学方法分析基因序列,采用半定量PCR分析基因在红花不同组织及不同花期的表达情况。结果克隆得到3个调控类黄酮合成候选MYB转录因子基因,命名为CtFRMYB1、CtFRMYB2及CtFRMYB3。序列全长分别为1 223、1 080、1 348 bp,蛋白质相对分子质量分别为17 878.15、28 766.45、27 987.89。序列分析表明3个转录因子都具DNA结合功能,属MYB转录因子家族。进化分析表明CtFRMYB1和CtFRMYB2同AtMYB12关系较近。表达分析表明CtFRMYB1和CtFRMYB2仅在花中表达且在花期3(开花第3天)表达量较高。结论成功克隆3个调控类黄酮合成候选MYB转录因子基因CtFRMYB1、CtFRMYB2及CtFRMYB3,经生物信息学及表达分析初步鉴定到2个调控红花类黄酮合成MYB转录因子基因CtFRMYB1及CtFRMYB2,为红花类黄酮合成的调控机制研究奠定基础。     

红花显微特征常数与化学成分相关性

目的:研究红花花粉粒显微特征常数的测定方法并测定红花中指标性成分羟基红花黄色素A的含量,分析两者的相关性,建立评价红花质量的新方法。方法:采用容量分析法对红花粉末中花粉粒的显微特征常数值进行测定,采用高效液相法对红花中羟基红花黄色素A的含量进行测定,将两组数据用统计方法进行相关性分析。结果:红花中花粉粒的显微特征常数与羟基红花黄色素A具有显著的相关性(正相关)。即红花花粉粒的显微特征常数的数值愈大,羟基红花黄色素A的含量愈大。结论:利用显微定量法测定红花显微特征常数值来评价其质量是科学、可行的。该研究初步建立了一种基于花粉粒显微特征常数测定的中药材质量评价新方法及技术,可为红花的质量控制提供新的技术手段,为其质标准制定提供参考依据。     

红花转录因子CtMYB1基因的克隆及原核表达

目的 从红花Carthamus tinctorius 花瓣中克隆转录因子基因CtMYB1,并进行序列分析和原核表达载体的构建。方法 根据红花转录组测序结果中得到的高表达的Unigene123933序列,利用RT-PCR和RACE技术从红花花瓣中扩增得到CtMYB1基因的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析;以CtMYB1基因的全长cDNA序列为模板,PCR扩增得到CtMYB1基因的开放阅读框(ORF)序列,构建原核表达载体pEASY-E1-CtMYB1。转化大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达。结果 成功从红花中克隆1个MYB基因,命名为CtMYB1,GenBank登录号为KJ524853。CtMYB1基因全长893 bp,ORF为750 bp,编码249个氨基酸。同时,成功构建了该基因的原核表达载体。SDS-PAGE结果显示该蛋白的大小约30 000,与预测的蛋白相对分子质量一致。结论 成功克隆了CtMYB1基因,构建了原核表达载体,初步证明该基因在大肠杆菌中成功表达。     

过路黄MYB转录因子家族成员的挖掘及鉴定

目的 分析过路黄LysimachiachristinaeMYB转录因子家族相关成员的结构和功能,挖掘与黄酮类物质生物合成相关的基因信息。方法 基于过路黄全长转录组数据库,利用ProtParam、GenStript、MEME、WebLogo、SOPMA、Swiss-Model等在线网站分析过路黄MYB转录因子家族蛋白的理化性质、亚细胞定位、保守基序和结构域、蛋白高级结构等。利用MEGA软件构建系统发育树,分析过路黄MYB转录因子家族（LcMYB）与拟南芥Arabidopsis thaliana MYB蛋白的系统发育关系。结果 挖掘到51个LcMYB基因,预测51条具有MYB转录因子保守结构域的蛋白序列;根据结构域可分为R1-LcMYB、R2R3-LcMYB和R3-LcMYB3个亚类,且所有LcMYB基序中都含有3个保守的色氨酸;过路黄MYB家族蛋白均为亲水性蛋白,热稳定性较高且富含碱性氨基酸,大部分蛋白以无规则卷曲为主,其中R2R3-LcMYB39、R2R3-LcMYB47、R2R3-LcMYB48与R2R3-LcMYB50蛋白是以α-螺旋为主;与拟南芥MYB转录因子家族共同构建的进化树...     

红花黄酮醇合成酶基因片段的克隆及表达分析

目的克隆红花花瓣中的黄酮醇合成酶(flavonol synthase,FLS)基因并研究其在不同开花时期的表达量。方法根据红花花瓣转录组测序结果挑选FLS基因的设计引物,以红花花瓣总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增FLS基因片段并连接到PEASY-T1载体上,阳性克隆经PCR检测后进行测序。结果获得了224 bp的序列,将获得的序列在NCBI上进行Blast比对,该基因与其他物种的FLS基因具有较高的同源性。结论克隆了红花FLS基因中间片段,根据FLS基因片段设计引物,对红花不同品种不同开花时期进行荧光定量PCR分析,红花FLS基因在吉红油姊妹系的盛花期表达量最高。     

红花2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶基因的克隆及表达分析

目的克隆红花维生素E合成相关关键酶2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶(MPBQ MT)基因,并进行生物信息学及表达分析,为红花维生素E生物合成及调控机制研究奠定基础。方法根据红花种子转录组数据库中得到的中间序列,采用RT-PCR和RACE方法从红花种子中克隆MPBQ MT基因序列,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,构建MPBQ MT与相关物种MPBQ MT的系统进化树,利用RT-PCR方法分析在红花种子不同发育时期MPBQ MT基因的表达量。结果MPBQ MT基因全长1 392 bp,命名为Ct MPBQ MT,具有完整的开放阅读框(ORF),共1 038 bp,编码345个氨基酸。生物信息学分析显示,该基因编码的蛋白理论相对分子质量约为38 900。保守结构域预测表明,该基因编码的蛋白具有典型的SAM蛋白功能结构域。结合其他物种的MPBQ MT基因构建系统树表明,红花MPBQ MT基因与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与向日葵和生菜同源性高达89%和86%。实时荧光定量PCR分析表明,MPBQ MT基因在红花开花后50 d的种子中表达量最高。结论成功地对MPBQ MT基因进行克隆及表达分析,为红花维生素E合成及调控机制研究奠定基础。     

当归香豆酸-3-羟化酶基因ASC3H的克隆及表达模式与阿魏酸含量相关性分析

目的：对当归中香豆酸-3-羟化酶基因（C3H）全长进行克隆,进行生物信息学与基因表达模式分析,结合当归根不同组织部位阿魏酸的含量,推测ASC3H基因功能。方法：基于前期转录组测序结果,通过实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）克隆全长cDNA序列,运用生物信息学方法分析该序列特征,并利用Real-time PCR和高效液相色谱法（HPLC）分别测定当归不同组织中ASC3H基因表达量及阿魏酸含量。结果：克隆获得当归ASC3H全长基因（登录号MN2550298）,开放阅读框（ORF）长度为1 530 bp,编码509个氨基酸,理论相对分子质量为57.86 kDa,等电点8.36,为不含信号肽的亲水性不稳定蛋白,定位于叶绿体中,有跨膜区,具有多个磷酸化位点,含有细胞色素P450的保守结构域CGYDWPKGYGPIINVW＿P450(383～399 aa);多重氨基酸序列比对分析结果显示ASC3H与其他植物的C3H基因具有较高相似性,并与同科植物大阿米芹的同源性最高;Real-time PCR结果显示ASC3H基因在当归不同组织的表达量不同;HPLC结果表明阿魏酸成分在当归根...     

红花天冬氨酸激酶基因片段的分离及表达分析

目的克隆红花种子中的天冬氨酸激酶(aspartokinase,AK)基因并研究其在种子不同发育时期的表达量。方法根据红花转录组文库注释信息筛选与红花天冬氨酸激酶(Ct AK)基因相关的Unigenes,设计引物,以红花种子总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增Ct AK基因片段并连接到克隆载体上,经PCR及酶切鉴定,筛选阳性克隆进行测序。同时利用荧光定量PCR技术对其进行基因表达量的分析。结果克隆了红花Ct AK基因的核心片段,分离到486 bp的基因序列。根据Ct AK基因片段设计引物,对不同品种不同发育时期红花种子进行荧光定量PCR分析,Ct AK基因在红花品种川红1号初花后13 d表达量最高。结论系统发育树分析表明,该基因与其他物种的AK基因具有较高的同源性。     

红花bZIP20转录因子基因的克隆、表达分析及植物表达载体构建

目的克隆红花花瓣中b ZIP20(Basic region/leucine zipper motif)基因,研究其在不同组织中的表达量并构建其植物表达载体。方法根据红花转录组测序结果挑选b ZIP基因的设计引物,以红花花瓣总RNA为模板,采用RT-PCR法扩增b ZIP20基因开放阅读框(ORF)片段,利用RT-PCR法分析在红花不同组织以及尖孢镰刀菌侵染后红花根部b ZIP20基因的表达量,同时构建植物表达载体p BASTA-b ZIP20。结果 b ZIP20基因ORF长981 bp,编码326个氨基酸(Gen Bank登录号为KT692605)。红花b ZIP20与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其与芝麻、野茶树的氨基酸序列相似性高达85.41%和83.99%。实时荧光定量PCR分析表明,b ZIP20基因在不同组织中的表达水平具有显著差异,在花中呈现高表达,而在其他组织中低表达。接种尖孢镰刀菌的红花根部组织中b ZIP20基因的表达显著上调。结论成功地对b ZIP20基因进行克隆及表达分析,并构建植物表达载体p BASTA-b ZIP20。     

椪柑柠檬苦素-UDP-葡萄糖基转移酶基因的克隆、分析及表达

目的克隆中药橘核主要来源品种椪柑Citrus reticulata的柠檬苦素-UDP-葡萄糖基转移酶(limonoid-UDP-glucosyl transferase gene,LGT)基因,并进行生物信息学及表达分析为橘核有效成分合成及调控机制研究提供基础。方法克隆获得LGT序列,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,构建LGT与相关物种LGT的系统进化树,利用RT-PCR分析橘皮、橘肉以及橘核中LGT基因表达量,并进行分析和比较。结果测序所得椪柑LGT序列全长为1 530 bp,具有1 509 bp的完整开放阅读框,编码502个氨基酸。并对其蛋白二级、三级结构进行了分析和预测。基因表达分析结果发现椪柑LGT基因在橘核中表达量最低,其次为橘皮,表达量最高为橘肉。结论成功克隆、分析并表达了椪柑LGT基因,为橘核中柠檬苦素类物质合成及调控机制研究提供基础。     

红花DHDPS基因全长cDNA的克隆及植物表达载体构建

目的克隆红花赖氨酸生物合成途径关键酶二氢吡啶二羧酸合酶(dihydrodipicolinate synthase DHDPS)基因的全长c DNA序列,构建植物超表达载体。方法根据红花转录组文库注释信息获得红花DHDPS(CtDHDPS)基因的中间序列,通过RT-PCR与RACE技术从红花种子中克隆CtDHDPS基因全长c DNA序列。采用DNA重组技术构建p BASTA-CtDHDPS植物超表达载体。结果分离CtDHDPS基因全长1 309 bp,开放阅读框954 bp,编码317个氨基酸,编码蛋白理论等电点为5.93,相对分子质量约为34 750.79。通过DNA重组技术成功构建了植物超表达载体p BASTA-CtDHDPS。结论获得CtDHDPS基因全长c DNA序列并成功构建植物超表达载体,为阐明CtDHDPS基因的生物学功能及其在红花赖氨酸生物合成途径中作用机制提供科学依据。     

瓜蒌、红花、川芎和菊花提取物对氧化应激诱导的果蝇肠道免疫的影响

目的研究中药提取物对氧化应激诱导的果蝇肠道免疫功能的影响。方法通过喂食氧化应激物(百草枯和H2O2)后统计果蝇生存率的方法,从50种中药中筛选出具有缓解氧化应激损伤作用的中药。通过分析果蝇寿命、肠道干细胞和成肠细胞数量等,探索中药对果蝇肠道氧化应激损伤的影响。结果瓜蒌、红花、川芎和菊花具有缓解氧化应激损伤的作用,主要表现为提高百草枯和H2O2诱导后果蝇的生存率、延长果蝇寿命、缓解由老化及百草枯诱导的肠道干细胞和成肠细胞数量过多的现象。结论瓜蒌、红花、川芎和菊花提取物对百草枯和H2O2诱导的氧化应激损伤具有很好的缓解和保护作用。     

菊花脑芳樟醇合酶基因CnTPS1的克隆与原核表达分析＊

目的 克隆菊花脑芳樟醇合酶基因CnTPS1的全长编码序列，利用原核系统表达融合蛋白，为进一步研究该基因在菊花脑萜类合成中的功能提供理论依据。方法 以菊花脑基因组数据为基础，设计特异性引物，PCR扩增CnTPS1的全长编码序列，利用生物信息学分析软件分析序列特征。利用qRT-PCR技术分析CnTPS1基因在不同组织中的基因表达量。构建原核表达载体，体外诱导目的蛋白表达。结果 CnTPS1编码序列全长1749bp，编码582个氨基酸；基因表达模式分析表明该基因在茎和管状花中表达量较高；原核表达系统能诱导出67.58kDa大小的蛋白。结论 首次从菊花脑中克隆得到一个芳樟醇合酶基因CnTPS1，运用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、结构特征等进行了分析预测，分析了该基因的组织表达模式，并在原核表达系统中成功诱导表达出目标蛋白，这些结果将为菊花脑萜类合酶基因的功能以及萜类物质生物合成途径的解析提供理论依据。     

红花查尔酮合成酶基因的克隆、生物信息学分析及表达

目的克隆红花查尔酮合成酶基因(chalcone synthase,CHS),运用生物信息学分析CHS,比较花期中每天CHS的表达,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。方法从新鲜红花花冠中提取RNA,反转录为cDNA,设计特异性引物,克隆获得CHS。通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,使用MEGA5.1构建CHS与相关物种CHS的系统进化树,利用real-time PCR分析花期中每天红花CHS的表达量,并进行分析和比较。结果克隆获得的红花CHS,序列全长为1 149 bp,具有1 041 bp的完整开放阅读框,编码346个氨基酸。将该蛋白通过NCBI上的Blastp比对发现,该蛋白属于CHS家族,比对结果显示红花CHS与100余种NCBI上登录的植物有相似性,其中与水飞蓟、翠菊、菊花、红凤菜的相似性分别达95%、95%、94%、94%。将相似性在90%以上的物种用MEGA5.1构建进化树,结果显示红花CHS与水飞蓟CHS亲缘关系最近。通过ProtParam预测红花CHS蛋白分子式为C1678H2693N451O493S20,相对分子质量为37 700,等电点为6.10,负电荷的氨基酸残基数(Asp+Glu)为42,正电荷的氨基酸残基数(Arg+Lys)为38。基因表达分析结果表明红花CHS在花期第3天的相对表达量最高,远远高于花期其余时间。结论成功克隆、分析并表达了红花CHS,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。     

逆境胁迫下红花CYP450s基因的表达与幼叶总黄酮含量的相关性分析

目的克隆细胞色素P450s(CYP450s)家族成员的2个基因,探究红花Carthamustinctorius幼叶在逆境胁迫下CYP450s基因的表达与红花总黄酮含量变化关系。方法以吉红1号为材料,对CYP450s家族的2个基因CYP81E8、CYP71A1进行基因克隆表达及分析。研究了茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)、干旱(PEG-6000)、光及暗处理4种逆境胁迫对红花总黄酮含量的影响,分析了CtCYP81E8和CtCYP71A1基因的表达与叶片总黄酮含量之间的相关性。结果 CtCYP81E8编码区序列为1014 bp,编码337个氨基酸;CtCYP71A1编码区序列为1287 bp,编码428个氨基酸。2个基因在不同胁迫条件下的表达量及总黄酮含量的变化表明:MeJA处理后,与野生型相比,叶片中的总黄酮含量均有不同程度的增加。CtCYP81E8、CtCYP71A1的表达量与总黄酮的积累量呈正相关;当采用PEG-6000处理后,CtCYP81E8处于正调控,而CtCYP71A1处于负调控状态,红花的叶片中总黄酮含量均显著增加;光胁迫下,在一定时间内总黄酮含量与...