人参愈伤组织的PSY 基因遗传转化

将八氢番茄红素合成酶基因(PSY)重组于植物双元表达载体pBin438, 得到重组质粒pBin438-PSY。用冻融法将其导入农杆菌EHA101中, 采用叶盘法转化人参愈伤组织, 对所获得的抗性细胞系进行PCR和Southern检测, 并对表达产物进行 了薄层层析(TLC)、光谱分析、高效液相色谱(HPLC)检测及含量测定。结果表明PSY基因已成功导入人参愈伤组织细胞基因组, 并已得到高效表达, 表达产物b-胡萝卜素含量为143 ug.g-1人参细胞干重。本研究利用转基因方法在人参愈伤组织细胞中成功地表达了八氢番茄红素合成酶基因, 为进一步提高人参的营养价值奠定了基础。     

八氢番茄红素合酶基因对人参的遗传转化

八氢番茄红素合酶(Phytoene synthase ,PSY)是类胡萝卜素生物合成的限速酶,通过建立PSY基因的人参转化体系,可促进相应类胡萝卜素的合成,从而提高人参的营养价值。本研究以人参愈伤组织为受体,以PSY 为目的基因,应用根癌农杆菌介导法进行遗传转化。以抗性筛选人参受体转染效率为指标,从菌液浓度、侵染胞龄、侵染时间、共培养时间四方面优化了转化体系。进行了PCR、PCR-Southern和RT-PCR分析鉴定及β-胡萝卜素含量测定,初步证明外源基因PSY 已整合到人参的基因组中并在转录水平上进行了表达,β-胡萝卜素含量平均提高了26倍。该研究为改善和提高人参中类胡萝卜素含量提供了一种新的途径。     

八氢番茄红素合成酶(PSY)的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因(PSY)及氨基酸序列分析,并构建三维结构。方法:运用生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、跨膜结构域、糖基化位点,磷酸化位点,二级结构,功能结构域和三级结构进行预测分析。结果:PSY基因含1239bp的开放阅读框,编码氨基酸数为412,为碱性不稳定蛋白;八氢番茄红素合成酶富含Arg、Leu、Ala、Ser、Val等氨基酸,为亲水性蛋白质;PSY为非跨膜蛋白,不含信号肽,具有多个磷酸化位点,α螺旋和无规卷曲是其主要结构元件。结论:用同源建模的方法构建其三维结构,得到合理模型,为采用生物工程提高番茄红素产量提供理论依据。     

雨生红球藻八氢番茄红素合成酶基因的克隆及表征

雨生红球藻是一种单细胞绿藻,在多种逆境胁迫条件下能够大量合成并迅速积累虾青素,其积累量最高可达细胞干重的4%,从而成为目前最理想的天然虾青素合成工具.八氢番茄红素合成酶(PSY)是虾青素合成途径中第一个限速酶.分离了八氢番茄红素合成酶基因(psy)的全长cDNA及基因组DNA.其全长cDNA包括1200个碱基,编码400个氨基酸,基因组DNA包括5个外显子,4个内含子.系统发育分析结果显示,绿藻的八氢番茄红素合成酶基因形成一个进化枝,它们与高等植物的psy亲缘关系比较近.通过GenomeWalking的方法,分离了psy基因约1kb的5′侧翼序列.将含有TATA-box和CAAT-box的297bp的序列与LacZ报告基因构成嵌合的表达载体,用基因枪法转化雨生红球藻.lacZ的瞬间表达检测结果表明,这段上游序列能够驱动lacZ表达,具有启动子活性.     

拟南芥psy基因cDNA的克隆及其植物表达载体的构建

为了获得胚乳组织特异性表达八氢番茄红素的转基因小麦,以拟南芥幼叶RNA为模板,由特异型引物通过RT-PCR一步法得到大小约为1.3kb的基因片段,将此片段连接在克隆载体pMD18-T进行测序,结果表明,该基因片段为八氢番茄红素合成酶基因(psy)cDNA片段。将psy基因片段正向插入植物表达载体pLRPT中高分子量麦谷蛋白亚基基因1Dx5启动子与nos终止子之间,pLRPT载体无1Dx5基因开放阅读框,运用菌落PCR对重组子进行筛选与鉴定,说明拟南芥psy基因已正确插入pL-RPT,成功构建了植物表达载体pLRPTPSY。     

西瓜八氢番茄红素合成酶基因片段的克隆和序列分析

以西瓜品种ZXG00152为材料,提取瓜瓤总RNA,进行反转录,依据植物八氢番茄红素合成酶(PSY)的氨基酸保守序列设计引物,以cDNA第一链为模板,扩增得到长约750 bp的cDNA片段。将该片段克隆到pMD19-T载体,测序结果表明该基因片段长748 bp,编码249个氨基酸,Blast搜索结果表明,由该片段推导出的氨基酸序列与其它植物的八氢番茄红素合成酶有较高的同源性,其中与甜瓜的一致性达到97.8%。该片段已在GenBank中登录(登录号:DQ494214)。     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶（Lcy）基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示：转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明：通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶（Lcy）基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示：转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明：通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶(Lcy)基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因(Pds)启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考。     

小麦面粉黄色素相关基因研究

小麦八氢番茄红素合成酶(PSY)基因和脂肪氧化酶(LOx)基因可能影响面粉黄色素含量。根据玉米P5y 基因序列设计引物,扩增出小麦PSY基因的部分片段,序列比较表明小麦和玉米PSY基因外显子DNA序列长度一致,但存在单核苷酸多态性(SNP)位点,序列一致性为90％;蛋白质氨基酸序列比较发现其序列一致性为97％, 说明一些SNP并未导致氨基酸的改变,该基因在玉米和小麦中应具有类似的功能活性。利用非整倍体材料将小麦 PSY基因初步定位到1D染色体。用同样方法,发现小麦的LOX基因与大麦、水稻、玉米的L0X基因具有很高的一致性,并将其初步定位到4BS染色体。     

Defense response mechanisms of ginseng callus cultures induced by Yersinia pseudotuberculosis, a human pathogen

The effect of Yersinia pseudotuberculosis, the bacterial pathogen affecting humans and animals, on growth of ginseng (Panax ginseng C.A. Mey) cell cultures was studied. The bacteria strongly induced the expression of phenylalanine ammonia-lyase and β-1,3-glucanase, the proteins encoded by the defense-related genes of ginseng and inhibited the normal ginseng callus growth but did not affect the resistant cell cultures. The thermostable and thermolabile protein toxins of these bacteria are lethal to mice when induced parentherally, and they also induced the expression of the defense-related genes in ginseng callus cultures. At the same time, the ginseng cells completely suppressed the bacterial cell growth. These data suggest that the ginseng cells recognized the yersinia and developed the immune response to this pathogen. The interaction between the ginseng cells and Y. pseudotuberculosis is similar to the hypersensitive response of plants to plant pathogens.     

Calcium-dependent mechanism of somatic embryogenesis in oncogene rolC expressing cell cultures of Panax ginseng

It was shown earlier, that ginseng embryogenic cell culture 2c3 was obtained as a result of callus cells transformation with the Agrobacterium rhizogenes rolC oncogene. In the present report we determine that inhibitors of Ca2+-channels (LaCl3, verapamil, niflumic acid) certainly lowered the quantity of somatic embryos in the 2c3 cell culture. This is the evidence of the influence of calcium-dependent signal system on plant embryogenesis. Protein kinases inhibitors W7 and H7 also caused the lowering of somatic embryos quantity in the 2c3 cell culture. We analysed changes of CDPK genes expression in embryogenic 2c3 cell culture. Total expression decreased 1.2-1.5 times comparing with the control callus culture. CDPK expression in the 2c3 embryogenic culture lowered by the inhibition of expression of the gene subfamilies PgCDPK1 (PgCDPK1a and PgCDPK1b) and PgCDPK3 (PgCDPK3a). At the same time, expression of PgCDPK2 gene subfamily (PgCDPK2b and PgCDPK2d) was increased. We suppose that genes of PgCDPK2 subfamily might be responsible for the embryogenesis initiation in the 2c3 ginseng cell culture. It was shown for the first time that the rolC gene and the process of embryogenesis could change expression of particular forms of CDPK genes.     

中国红参化学成分的研究(Ⅱ)

目的:研究五加科人参属常用中药红参的化学成分。方法:采用硅胶柱层析、反相柱层析、Sephadex LH-20柱层析、半制备液相色谱等方法分离纯化,根据理化性质和波谱数据鉴定化合物的结构。结果:从红参中分离并鉴定5个化合物,结构分别为:异麦芽酚甘露糖苷(isomaltol-3-α-D-O-mannopyranoside 1),人参皂苷Rc(2),麦芽酚(3),β-谷甾醇(4),棕榈酸(5)。结论:化合物1为首次从五加科中分离得到。     

药用植物金荞麦愈伤组织诱导与植株再生

目前转基因技术已成为植物定向遗传改良的重要手段,而建立稳定高频的离体再生系统是实现遗传转化的基础和前提.本试验以25 ～30 d苗龄的金养麦(Fagopyrum dibotrys)无菌苗叶片、茎节间、叶柄为外植体进行愈伤组织诱导与植株再生研究.结果表明:叶片在MS +2,4-D 4.0 mg/L +6-BA 1.0 mg/L培养基上愈伤组织诱导率达到89％.茎节间在MS +2,4-D 2.0 mg/L +6-BA 2.0 mg/L培养基上愈伤组织诱导率为87％.叶柄在MS +2,4-D 4.0 mg/L +6-BA 2.0 mg/L+ IBA 0.2 mg/L培养基上的最高诱导率仅为54％.愈伤组织分化不定芽的适宜培养基为MS +6- BA2.0 mg/L +TDZ0.2 mg/L +NAA0.2 mg/L;金荞麦不定芽在1/2 MS +NAA 0.5 mg/L的培养基上生根效果最好.组培再生植株经炼苗后移栽到田间成活率达80％以上,且生长表现正常.高频完整再生体系的建立,为金荞麦进一步遗传操作和扩大药材资源奠定了基础.     

Mineral Composition of Cultured Ginseng Cells

The contents of macroelements and microelements in ginseng roots and callus cultures was determined by atom absorption spectroscopy. Ginseng cells and tissues were shown to accumulate considerable amounts of microelements. The content of six of the eleven mineral components studied (K, Ca, Na, Mo, Mn, and Cr) in callus cultures was higher than that in roots of agricultural ginseng plants. We revealed good correlations between the contents of microelements (K, Ca, and Mg), as well as between the concentrations of macroelements (Mo, Li, Cu, and Cr), in ginseng cultures. The ability to accumulate elements varied between ginseng species, which was probably related to their genetic features. Our findings indicate that cultured ginseng cells hold much promise as a source of microelements.     

Mineral composition of cultured Ginseng cells]

The contents of macroelements and microelements in ginseng roots and callus cultures was determined by atom absorption spectroscopy. Ginseng cells and tissues were shown to accumulate considerable amounts of microelements. The content of six of eleven mineral components studied (K, Ca, Na, Mo, Mn, and Cr) in callus cultures was higher than that in roots of agricultural ginseng plants. We revealed good correlations between the contents of microelements (K, Ca, and Mg), as well as between the concentrations of macroelements (Mo, Li, Cu, and Cr) in ginseng cultures. The ability to accumulate elements varied between ginseng species, which was probably related to their genetic features. Our findings indicate that cultured ginseng cells hold much promise as the source of microelements.     

Neuritin在大鼠脑外伤合并骨折过程中的作用研究

目的：研究脑外伤合并股骨骨折的骨痂中Neuritin的表达及血清中变化,探讨中枢神经系统损伤加速对骨折愈合的作用,为临床难治性骨创伤提供新的理论依据。方法：取96只雄性SD大鼠随机分成：A组正常组8只、B组单纯骨折组40只、C组单纯脑外伤组8只及D组骨折合并脑外伤组40只,做股骨骨折和采用脑损伤液压装置建脑损伤模型,术后3、7、14、21、28天取血离心,ELISA法测血清中的Neuritin值。分时间处死B组和D组,取骨痂做切片,行免疫组织化学染色,观测各时间点骨痂中Neuritin的变化和骨折愈合情况。结果：①免疫组织化学染色：骨折愈合过程中血管内皮细胞、软骨细胞及成骨细胞的胞浆中有阳性表达,并显色强。D组1w至3w时的Neuritin阳性细胞百分数均高于B组有显著性统计意义（P〈0．05）,但4周时（P〉0．05）。②血清浓度值：A组值（81．37±1．37）,B组、C组、D组3天（94．94±3．77107．28±3．46118．35±1．43）逐渐升高,2周达到高峰（110．18±1．48131．89±3．26161．48±1．46）,然后下降,3d至3w时各组有显著性统计意义（P〈0．05）,4周下降为略高于正常（P〉0．05）。结论：血清和骨痂中Neuritin的表达显著升高,提示Neuritin可能是大鼠股骨骨折合并脑损伤时促进骨折修复的重要因素一。     

水稻病程相关基因OsPR1b启动子的表达特性研究

目的:分析水稻病程相关基因OsPR1b的表达特性,以进一步了解其表达和调控机制。方法:利用PCR技术从水稻日本晴基因组中扩增OsPR1b基因的启动子片段,命名为OsPR1bp,并构建相应的OsPR1bp::GUS融合表达载体,采用农杆菌介导的转基因技术获得转基因植株,进行GUS组织化学分析;利用Real-time PCR对OsPR1b基因在植物激素、非生物因子和水稻白叶枯菌(Xoo)毒性菌株P10(PXO124)处理下的表达水平进行分析。结果:GUS组织染色结果表明OsPR1b在水稻叶片中的表达量较高,而在茎、根、愈伤和花器中的表达量较低;植物激素水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、激动素(KT)、脱落酸(ABA)及NaCl、PEG均可不同程度地提高OsPR1b在叶片中的表达水平,Me-JA、KT和NaCl的处理能提高其在根部的表达水平,但这些激素在诱导OsPR1b在叶片和根部的表达程度上存在明显差异;单独接种Xoo毒性菌株P10 24 h对OsPR1b表达的影响不大,而MeJA与其共同处理后则可显著增强其在叶片中的表达。结论:作为一种防卫基因,OsPR1b在健康植株中的表达水平较低,容易受盐/干旱胁迫及Xoo病原菌的诱导,多种植物激素如JA、KT和ABA很可能作为信号分子参与激活和介导了这种系统性的反应。