荆芥柠檬烯-3-羟化酶基因克隆及生物信息学分析

目的:克隆荆芥(Schizonepeta tenuifolia)中的柠檬烯-3-羟化酶基因(limonene-3-hydroxylase,StL3OH),并对该基因的cDNA序列进行生物信息学分析.方法:根据荆芥转录组数据库设计特异性引物,通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术克隆StL3OH基因的cDNA序列,...     

滇龙胆3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因克隆、表达及分析

目的:从药用植物滇龙胆中克隆得到3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase,HMGR)基因的c DNA全长,构建原核表达载体使其在大肠埃希菌中表达,对其进行定量表达并进行生物信息学分析。方法:利用PCR扩增克隆得到滇龙胆HMGR基因c DNA全长。构建p EASY-E1-HMGR表达载体,IPTG诱导表达。利用生物信息学方法分析克隆到的c DNA序列并预测结构和功能。采用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)分析滇龙胆根、茎、叶在4个不同发育时期的HMGR表达情况。结果:克隆出两组HMGR基因,其中一组HMGR c DNA全长1 747 bp,开放阅读框长1 697 bp,编码565个氨基酸,定名为GRHMGR-1;另一组HMGR c DNA全长1 731 bp,开放阅读框长1 572 bp,编码523个氨基酸,定名为GRHMGR-2。SDS-PAGE显示重组质粒成功表达目的蛋白。Blastp发现,GRHMGR-1,GRHMGR-2与同属植物黄龙胆、秦艽的亲缘关系最为相近。结构分析显示都含有2个HMG-CoA结合位点,2个NADPH结合位点,预测都定位于内质网上。HMGR在滇龙胆根、茎、叶这4个不同发育期均有表达,表达量最高的是叶。结论:首次从滇龙胆中克隆到可能编码HMGR酶的基因,可为深入探讨滇龙胆龙胆苦苷生物合成奠定基础。     

滇龙胆GrCYP450-17基因的克隆、序列分析与原核表达

目的从滇龙胆幼叶中克隆萜类合成相关酶基因GrCYP450-17,进行序列分析和原核表达。方法根据滇龙胆转录组中GrCYP450-17基因序列,设计引物,通过RT-PCR扩增得到GrCYP450-17开放阅读框(ORF)序列,并进行TA克隆、测序和序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrCYP450-17,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,在异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导下进行表达。结果 GrCYP450-17 ORF全长1 545 bp,编码514个氨基酸。序列分析表明,GrCYP450-17基因是CYP714家族成员;蛋白质序列系统发育分析表明,GrCYP450-17与番茄SlCYP450亲缘关系最近。构建pGEX-4T-1-GrCYP450-17重组质粒,获得稳定的原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论克隆了GrCYP450-17基因,建立其稳定的原核表达体系,为进一步纯化GrCYP450-17蛋白、研究其结构和功能奠定基础。     

滇重楼GAox基因的克隆与生物信息学分析

目的:克隆编码滇重楼赤霉素合成代谢途径中关键酶GA氧化酶(Gibberellic oxidase,GAox)的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析。方法:根据滇重楼转录组测序序列,设计特异性PCR引物,利用RT-PCR技术扩增目标基因编码区的全长序列连接至pMD18-T载体上,进行序列测定及序列同源性比较分子系统进化树构建、结构域搜索及蛋白质三维结构预测等生物信息学分析。结果:成功克隆了滇重楼的的6条GAox基因,大小在1000 bp左右,分别命名为PpGA2ox1、PpGA2ox2、PpGA2ox3、PpGA2ox4、PpGA20ox1和PpGA3ox1。6条基因分别属于GA氧化酶三个不同的亚家族。滇重楼GAox蛋白氨基酸数量均在300~400,理论等电点在4~7左右,带正电荷。PpGA2ox1、PpGA2ox2和PpGA2ox4为不稳定蛋白,PpGA2ox3、PpGA20ox1和PpGA3ox1为稳定蛋白,均为没有跨膜结构域和信号肽的亲水蛋白。除了PpGA2ox1亚细胞定位在叶绿体,其他蛋白均定位在细胞质。滇重楼GAox蛋白与不同物种同源序列的序列相似性较高,保守性比较强。结论:首次从滇重楼中克隆了6条GAox基因并对其进行了初步的生物信息学分析。     

布渣叶黄烷酮-2-羟化酶基因cDNA克隆及其生物信息学和表达分析

目的从布渣叶中克隆黄酮碳苷合成途径关键酶黄烷酮-2-羟化酶(flavanone 2-hydroxylase,F2H)基因,构建原核表达载体,对其进行生物信息学和表达模式分析。方法根据布渣叶转录组数据中注释为F2H的Unigene设计特异性引物,利用PCR法扩增Mp F2H基因的开放阅读框(open reading frame,ORF),基于在线工具对c DNA序列进行生物信息学分析。同时,依据F2H序列,设计特异引物,采用RT-q PCR方法对其在芽、叶、枝、花、果等组织中的表达进行测定。结果 Mp F2H基因ORF全长为1 557 bp(Genbank登录号KY652921),编码518个氨基酸;相对分子质量54 500,理论等电点5.49,含有信号肽,不含跨膜域,可能定位于叶绿体。同时,Mp F2H基因在不同组织中均有表达,其中在叶中表达量最高,在枝和花中表达量最低。结论 Mp F2H基因在不同组织中表达量差异较大。克隆了Mp F2H基因c DNA,构建了其原核表达载体p ET30a-Mp F2H,为Mp F2H基因的原核表达和功能验证奠定了基础。     

滇龙胆化学成分和药理作用研究进展

滇龙胆Gentiana rigescens为传统中草药,主产于中国云南、四川等地,具有悠久的药用历史,作为民间重要药物使用并记载。滇龙胆为龙胆科Gentianaceae多年生草本植物,主要化学成分为环烯醚萜苷类、三萜类、木脂素类、黄酮类、生物碱类、苯甲酸酯类和其他类化学成分,其主要药理作用包括保肝、利胆、镇痛、抗炎、抗氧化、促神经活化等。该文对滇龙胆中化学成分及其药理活性进行归纳总结,为滇龙胆的进一步开发和利用提供参考。     

地黄RgGGPPS2基因克隆、生物信息学分析及表达分析

目的为了研究地黄萜类化合物生物合成途径的功能基因,从地黄中克隆了一条新的地黄GGPPS基因(RgGGPPS2),进行生物信息学分析,原核表达、纯化以及基因表达模式分析。方法根据地黄转录组数据中RgGGPPS2基因的序列信息,设计特异性引物,克隆了RgGGPPS2基因的开放阅读框(ORF)序列,构建pET32a-RgGGPPS2原核表达载体,用IPTG在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达RgGGPPS2重组蛋白,荧光定量PCR检测RgGGPPS2基因的组织特异性表达。结果 RgGGPPS2基因的ORF为867 bp,编码289个氨基酸。生物信息学分析结果发现RgGGPPS2蛋白含有2个富含天冬氨酸的基序FARM(first aspartate-rich motif)和SARM(second aspartate-rich motif),RgGGPPS2与芝麻、长春花等双子叶植物中GGPPS蛋白的同源性较高。通过构建pET-32a-RgGGPPS2原核表达载体在大肠杆菌中成功表达RgGGPPS2重组蛋白,利用Ni2+亲和色谱得到了纯化的RgGGPPS2重组蛋白。荧光定量PCR结果显示RgGGPPS2基因在根中表达量最高,其次是叶,茎中最低。结论克隆了RgGGPPS2基因,获得了纯化的RgGGPPS2重组蛋白,为研究RgGGPPS2基因在地黄萜类化合物生物合成途径中的功能奠定了基础。     

滇龙胆1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR的克隆、序列分析与原核表达

目的从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆萜类合成关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR,进行序列分析和原核表达。方法根据滇龙胆转录组中GrDXR基因序列,设计引物,通过RT-PCR扩增得到GrDXR开放阅读框(ORF)序列,并进行TA克隆、测序和序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrDXR,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,在IPTG诱导下进行表达。结果 GrDXR ORF全长1 425 bp,编码474个氨基酸。序列分析表明,GrDXR基因是DXR家族成员;蛋白质序列系统发育分析表明,GrDXR与萝芙木RvDXR、橡胶树HbDXR和长春花CrDXR亲缘关系较近。构建pGEX-4T-1-GrDXR重组质粒,获得稳定的原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论克隆了GrDXR基因,建立其稳定的原核表达体系,为进一步纯化GrDXR蛋白,研究其结构和功能奠定基础。     

滇龙胆环烯醚萜氧化酶基因及启动子的克隆与生物信息学分析

目的从滇龙胆叶片中克隆单萜合成关键酶环烯醚萜氧化酶(GrIDO)基因及其启动子序列,并进行序列分析。方法根据滇龙胆转录组GrIDO基因序列设计基因特异性引物,使用RT-PCR方法克隆GrIDO基因的开放阅读框(open reading frame,ORF)序列,基于在线软件对GrIDO基因序列进行生物信息学分析。同时,根据GrIDO基因ORF序列,设计特异性引物,采用PCR法对该基因启动子序列进行扩增,并进行序列分析。结果 GrIDO基因(GenBank登录号KP722034)ORF全长1 557 bp,编码518个氨基酸;GrIDO蛋白相对分子质量58 920,理论等电点8.40,属于细胞色素P450超家族成员,可能定位于叶绿体;无信号肽,为亲水不稳定蛋白,主要由α-螺旋(51.07%)和环(42.69%)构成;GrIDO蛋白与长春花CrIDO蛋白具有较高的相似性(85.83%),且亲缘关系较近。GrIDO基因启动子(GenBank登录号KT428570)长720 bp,具有TATA-box和CAAT-box,还具有参与脱落酸和茉莉酸甲酯应答的顺式作用元件、光应答元件和MYB结合位点。结论GrIDO基因表达受多种因素调控。克隆了GrIDO基因ORF及其启动子,为GrIDO基因的功能验证奠定基础。     

竹节参β-香树素合成酶基因克隆及生物信息学分析

目的克隆三萜皂苷代谢关键酶竹节参β-香树素合成酶(β-AS)基因,采用生物信息学分析其序列及其结构与功能,为竹节参合成及调控机制研究提供基础。方法提取竹节参叶片RNA,扩增β-AS基因编码区序列,将序列连接至pMDTM18-T载体进行克隆、测序,并利用生物信息学分析比较移栽品和栽培品竹节参β-AS蛋白的特征,构建竹节参β-AS蛋白的系统进化树。结果克隆出移栽品和栽培品竹节参的β-AS基因编码区序列,开放阅读框(ORF)均为2 286 bp,编码761个氨基酸。2个品种β-AS蛋白在细胞中的基本结构和功能是一致的,但两者之间存在8个氨基酸差异,使两者的蛋白质二级结构、三级结构磷酸化位点以及理化性质存在差异,可能会导致两者的催化活性存在差异。结论克隆得到野生移栽品和栽培品竹节参的β-AS基因,并对2个品种β-AS蛋白进行了生物信息学分析和比较,为今后研究该酶的结构特征、功能以及其与皂苷含量的相关性提供参考,也为竹节参合成生物学研究提供了生物基因元件。     

滇龙胆GrGPPS基因的克隆及其序列分析与原核表达

目的 从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆单萜化合物合成的关键酶牻牛儿基焦磷酸合成酶基因GrGPPS,进行序列特征分析和原核表达。方法 根据三年生滇龙胆转录组GrGPPS基因序列,设计特异性引物,通过RT-PCR扩增得到GrGPPS cDNA序列,并进行TA克隆、测序及序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrGPPS,转入Escherichia coli Rosetta（DE3）中,在37℃、1.0 mmol/L IPTG诱导下进行表达。结果 GrGPPS cDNA全长1 107 bp,编码369个氨基酸;序列分析表明,GrGPPS基因是异戊烯基合成酶家族的成员;氨基酸序列系统发育分析表明,GrGPPS与金鱼草AmGPPS亲缘关系最近;构建pGEX-4T-1-GrGPPS重组质粒,获得稳定的pGEX-4T-1-GrGPPS原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论 克隆了GrGPPS基因,建立pGEX-4T-1-GrGPPS稳定的原核表达体系,为进一步纯化和鉴定GPPS蛋白并研究其结构和功能奠定基础。     

罗马洋甘菊吉马烯A合成酶基因的克隆与表达分析

目的从罗马洋甘菊Chamaemelum nobile中克隆萜类化合物合成关键酶吉马烯A合成酶(germacrene A synthase,GAS)cDNA全长,并对其进行生物信息学和组织表达分析。方法基于前期对罗马洋甘菊转录组测序结果,设计特异性引物,利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)扩增得到GAS的cDNA全长,利用生物信息学手段对其核苷酸和编码的氨基酸序列进行分析,并预测其编码的蛋白质的理化性质和功能。通过实时定量PCR技术(qRT-PCR)检测罗马洋甘菊GAS基因(CnGAS)在罗马洋甘菊不同组织的表达水平。结果扩增得到的罗马洋甘菊吉马烯A合成酶基因的cDNA全长为1 785 bp,命名为CnGAS(GenBank登录号为KU589283),包含1个1 683 bp的开放阅读框(ORF),编码561个氨基酸,预测的相对分子质量和等电点分别为6 470和5.21。CnGAS基因编码的氨基酸序列与其他植物的GAS蛋白高度同源,且含有DDxx D保守序列。系统进化树表明CnGAS基因与菊科植物的GAS基因的亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示CnGAS基因在罗马洋甘菊各组织中均有表达,且花中表达量最高。结论从罗马洋甘菊中克隆得到CnGAS基因,分析了该基因在不同组织中的表达水平,为罗马洋甘菊萜类化合物的生物合成代谢途径的研究奠定了基础。     

基于灰色关联度分析法的滇龙胆质量评价

目的:测定不同来源滇龙胆样品中4种指标成分,结合灰色关联度分析(GRA)法建立其质量评价方法。方法:采用高效液相色谱法测定云南10个不同地区的50株滇龙胆根及根茎中主要药效成分马钱苷酸、獐牙菜苦苷、龙胆苦苷和当药苷的含量。基于GRA法处理样品各指标成分数据,计算各评价单元序列相对于参考序列的相对关联度作为测度,对样品进行综合评价。结果:建立滇龙胆样品的指纹图谱,并测定出4种主要成分的含量。滇龙胆样品的相对关联度r_i在0.306~0.600,其中14个样品的r_i0.500,23个样品的r_i0.400,表明样品质量之间存在较大差异。大理鹤庆的DH3和DH5的r_i分别为0.600和0.576,质量最优。不同地区样品r_i的平均值在0.325~0.541,鹤庆样品r_i的平均值最大,质量总体水平最高,可作为优质种源进一步研究和推广。各地区样品r_i的RSD在4.4%~11.9%,昆明寻甸样品r_i的RSD最小,样品最为稳定。结论:GRA法结合多指标成分定量的评价方法简单、全面,可用于滇龙胆的质量评价,为资源开发利用及优质种源的筛选提供了参考依据。     

坚龙胆抗炎活性部位筛选及抗炎机制探讨

目的:筛选坚龙胆抗炎作用的活性部位,并研究其抗炎机制。方法:分别选用ICR小鼠180只,随机分为18组,分别为正常组,模型组,醋酸地塞米松组(5mg·kg-1),坚龙胆乙醇粗提物、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、水各层低、中、高剂量组(6,3,1.5g·kg-1),除正常组外,采用二甲苯致小鼠耳肿胀模型、冰醋酸致小鼠腹腔毛细血管通透性模型,分别ig给予相应药物,正常组和模型组给予等体积的5%聚山梨酯-80,每天1次,连续7d,检测小鼠的耳肿胀度及小鼠腹腔毛细血管通透性。取180只SD大鼠,同上方式分组及给药,采用角叉菜胶致大鼠足跖肿胀造模,进行抗炎活性筛选;另取大鼠50只,随机分为5组,分别为空白组,模型组,阳性药醋酸地塞米松组(5mg·kg-1),乙醇粗提物组(6g·kg-1),水部位组(6g·kg-1)。每日ig1次,连续7d,采用角叉菜胶致大鼠胸腔炎症造模,测定胸膜炎大鼠胸腔渗出液丙二醛(MDA),前列腺素E2(PGE2),肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-1β(IL-1β)含量以及肺组织一氧化氮(NO),PGE2,TNF-α,IL-1β和MDA含量。结果:与模型组比较,各模型组小鼠耳廓肿胀、小鼠腹腔毛细血管通透性、大鼠足跖肿胀、大鼠胸腔及肺组织的炎症因子NO,PGE2,TNF-α,IL-1β,MDA均明显增高(P<0.01);与空白组比较,水部位高、中剂量(6,3g·kg-1)对二甲苯致小鼠耳廓肿胀,急性炎症导致的腹腔毛细血管通透性,角叉菜胶引起的大鼠足跖肿胀均有显著抑制作用(P<0.05,P<0.01),其余部位活性弱或基本无活性,坚龙胆水部位组(6g·kg-1)能抑制胸腔液MDA,PGE2,TNF-α,IL-1β含量升高(P<0.01),坚龙胆水部位组(6g·kg-1)能抑制肺组织NO,MDA,PGE2,TNF-α,IL-1β含量升高(P<0.01)。结论:坚龙胆水部位为抗炎活性部位,抗炎机制可能与影响炎症介质产生和抗氧化作用有关。     

滇龙胆丛芽高效诱导与植株再生体系的建立

目的以滇龙胆Gentiana rigescens带叶茎尖、带芽茎段、叶片、根为外植体,建立滇龙胆高效、稳定的丛芽诱导体系,筛选出适宜的植株再生途径。方法以MS为基本培养基,在单因素实验的基础上,通过L16(45)正交及完全组合实验研究不同外植体和不同植物激素种类及其质量浓度对愈伤组织诱导、丛芽发生及植株再生的影响。结果带芽茎段为间接器官发生最佳材料,其在MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 1.5 mg/L+KT 0.05 mg/L中培养10 d、节上腋芽开始萌发后,基部可诱导出再分化能力极强的愈伤组织,得愈率为97.73%;15 d后愈伤组织开始分化出绿色丛芽,分化率100%;30 d后不定芽分化系数达18.65,增殖系数可达63.58。带叶茎尖为直接器官发生最佳材料,其在MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L+KT 0.5mg/L中培养30 d后,增殖系数亦可达44.36。2种材料培养获得的试管苗茎细瘦弱,不利于生根培养,试管苗在MS+6-BA1.5 mg/L+NAA 1.5 mg/L+KT 0.05 mg/L+PP333 10 mg/L中培养60 d后可获得健壮度大为改善的复壮苗。复壮苗生根则在1/2MS+6-BA 0.1 mg/L+NAA 2.0 mg/L中进行,45 d后可获得生长健壮的再生植株,生根率100%。再生苗移栽成活率达95%以上。结论建立的滇龙胆无性快速繁殖体系,为保护滇龙胆野生资源、优质种苗繁育提供了有效途径,也为其遗传转化研究奠定了实验基础。