绿色杜氏藻不同β-胡萝卜素羟化酶基因家族胁迫应答模式研究

β-胡萝卜素羟化酶(β-carotenoid hydroxylase, CHYB)是植物类胡萝卜素生物合成途径中的一个重要限速酶。本研究对绿色杜氏藻转录组测序数据进行分析,获得2条β-胡萝卜素羟化酶家族基因chyb1和chyb2。采用染色体步移法分别克隆并获得了绿色杜氏藻chyb1和chyb2基因的启动子序列,全长分别为1080 bp(GenBank登录号：KY012338)和1155 bp (GenBank登录号：KY012339)。利用Plantcare软件分析两个启动子的顺式作用元件,结果表明绿色杜氏藻chyb1基因启动子含有与甲基茉莉酸、花生四烯酸、水杨酸等非生物胁迫相关的顺式作用元件,而绿色杜氏藻chyb2基因启动子含有与光照相关的顺式作用元件。通过qRT-PCR分析了绿色杜氏藻CHYB基因家族在不同胁迫下的基因表达水平,结果表明该基因家族的基因表达水平与启动子调控相关,且不同的家族基因应答不同的胁迫。     

灵芝β-葡萄糖苷酶基因的克隆与功能分析

灵芝是我国著名的药用真菌,具有抗癌、抗肿瘤等功效。灵芝酸属于三萜类化合物,是灵芝的主要活性成分,并已成为评价灵芝品质的重要指标之一。β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BG)是次生代谢产物合成途径中的关键限速酶,能够调节次生代谢产物的生物合成。本研究通过同源序列比对,注释获得了灵芝β-葡萄糖苷酶基因(GlBG),并通过RNAi技术对灵芝β-葡萄糖苷酶进行功能分析。序列分析结果显示GlBG基因的DNA全长为2 759 bp,包含7个外显子和6个内含子,编码793个氨基酸,其编码的蛋白序列中含有β-糖苷水解酶的2个保守结构域。灵芝β-葡萄糖苷酶基因的沉默转化子中灵芝酸含量比野生型菌株的灵芝酸含量平均降低了38%,并且灵芝酸生物合成途径中的关键酶基因(hmgs、hmgr、fps、sqs和osc)的表达量也显著下降,实验结果表明灵芝β-葡萄糖苷酶在灵芝酸生物合成过程中具有重要作用,并为灵芝次生代谢途径及其调控机制提供了参考。     

SEFA-PCR法克隆灵芝鲨烯合酶基因启动子及其序列分析

鲨烯合酶是灵芝三萜生物合成的关键酶,灵芝鲨烯合酶基因的表达和活性的高低决定了灵芝中三萜含量的高低。根据已经获得的灵芝鲨烯合酶全长cDNA序列设计一对专一引物,通过PCR扩增得到了灵芝鲨烯合酶基因的基因组全长,序列长1984bp,含有3个内含子。根据其基因组序列设计引物,采用SEFA-PCR的方法,以总DNA为模板,克隆了灵芝鲨烯合酶基因的启动子序列,长1042bp。序列分析发现灵芝鲨烯合酶基因启动子中没有明显的TATA和CAAT框,但是含有CCAAT-bindingfactor、GATA-1、GC-box、TFⅡD等重要的转录因子的结合位点,以及在人和酿酒酵母鲨烯合酶基因启动子中发现的甾醇调节相关的顺式调控元件。     

小黑杨转录因子PsnbZIP1应答盐胁迫功能分析

为揭示小黑杨（Populus simonii × P. nigra）在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbZIP1在植物体内发挥的功能,以小黑杨为试验材料,克隆得到PsnbZIP1的ORF区序列长为432 bp,并初步分析PsnbZIP1盐胁迫下的分子机制。采用q-PCR分析PsnbZIP1在150 mmol·L^-1 NaCl处理小黑杨组培苗时的表达模式,发现该基因的表达量快速上升;通过生物信息学分析预测PsnbZIP1转录因子为无跨膜结构且具有信号肽的亲水性不稳定蛋白;用农杆菌（Agrobacterium）介导的烟草（Nicotiana）瞬时表达观察该基因的亚细胞定位情况,结果表明该基因为核定位蛋白;用酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内不具有转录激活功能。对PsnbZIP1基因的启动子序列进行分析,结果表明该启动子包含了生长素应答、脱落酸应答元件、光应答元件以及种子特异性调控的顺式作用调控元件,该基因可能在植物的生长发育与响应胁迫过程中发挥了重要作用;启动子还包括参与干旱诱导的MYB结合位点和MYBHv1结合位点,表明该基因有可能与一些干旱诱导相关MYB基因相互作用。     

POLD1基因启动子中CDE/CHR元件的鉴定及功能分析

POLD1基因编码真核生物DNA聚合酶δ的催化亚基,其表达调控与细胞周期密切相关.为了探讨POLD1基因表达的调控机理,本研究首次在POLD1基因启动子中鉴定出CDE/CHR元件,随后通过分析元件序列定点突变对其转录活性的影响,以及与细胞周期相关的转录因子E2F和CDK及抑制因子p21WAF1/Cip1对其转录活性的调控作用,对此元件的功能进行了分析.结果显示,CDE/CHR元件序列突变后POLD1基因启动子转录活性明显升高,其转录活性不再受到E2F和p21WAF1/Cip1的调控,转录活性的细胞周期依赖性调控消失.与此同时本研究对直接参与CDE/CHR元件调控的蛋白进行了初步检测,结果显示,至少存在3种蛋白复合体能够与POLD1基因启动子中的CDE/CHR元件结合.由此证实,POLD1基因启动子中存在CDE/CHR元件,此元件与POLD1基因转录的细胞周期依赖性调控直接相关.     

植物诱导型启动子及相关顺式作用元件研究进展

启动子是基因表达调控的重要元件,而启动子能正确调控基因的表达需要核心启动子以及上下游的顺式作用元件协同作用。诱导型启动子的应用减少了外源基因表达时产生的大量异源蛋白等代谢产物的积累和植物能量的浪费。综合近几年关于诱导型启动子的研究,从其启动子的结构及功能、分类、应用及相关顺式作用元件等方面进行概述,提出了在研究过程中存在的问题及展望。     

ABA信号通路对葡萄果皮花青苷生物合成的调控机制研究

以‘红巴拉多’葡萄为试验材料,在转色前期(约花后6周)用300 mg/L的ABA对果穗进行处理,以清水处理为对照;测定不同发育时期葡萄果实的单果重、可滴定酸、可溶性固性物等生理指标,同时测定果皮中总花青苷及ABA含量;检测不同发育时期果皮中ABA信号通路和花青苷生物合成相关基因表达量,克隆6个与花青苷生物合成相关基因的启动子,并预测启动子中的顺式作用元件,在转录调控水平上探讨ABA信号通路对葡萄果皮花青苷生物合成的调控作用。结果表明:(1)ABA处理的葡萄果实可溶性固形物含量明显提高、可滴定酸含量下降。(2)ABA处理显著提高了‘红巴拉多’葡萄果皮的着色水平以及总花青苷和ABA含量。(3)ABA处理后,9个ABA信号通路基因以及6个花青苷生物合成相关基因表达水平明显提高。(4)6个花青苷生物合成相关基因的启动子序列中均含有多个与ABA响应相关的ABRE作用元件。研究发现,9个ABA信号通路基因可能在葡萄果皮着色中发挥着重要作用,其中2个VvABFs转录因子可能直接作用于含有ABRE元件的花青苷生物合成相关基因的启动子序列,推测可通过调控这些基因的转录水平来调控葡萄果皮花青苷的积累。     

白桦CESA7基因启动子的克隆与表达分析

克隆得到了一个白桦纤维素合成酶基因（CESA7）GenBanK登录号（EU591531）启动子序列,通过序列分析发现该启动子含有多个不同功能的顺式作用元件,包括光响应元件、激素响应元件、叶片形态发育元件等,推测该启动子在白桦生长发育过程中具有关键作用。将BpCESA7启动子克隆至带有GUS报告基因的植物表达载体,命名为proBpCESA7-121-GUS,并利用农杆菌介导方法侵染白桦和拟南芥,然后通过GUS组织化学染色观察BpCESA7基因启动子的组织表达特性。结果在白桦的根、茎、叶和拟南芥的根,叶,萼片、雌蕊中检测到了GUS活性,说明BpCESA7基因启动子具有启动子活性,并且在白桦的根和叶中染色最深,表明BpCESA7基因在白桦根和叶中表达量较高,并且其存在组织表达特异性。     

大麦NF-YC基因鉴定及在盐胁迫下的表达分析

核因子Y (NF-Y)是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三个亚基组成的一类真核细胞转录因子, 主要参与植物生长发育调控和非生物胁迫信号传递。该研究利用生物信息学方法解析了大麦(Hordeum vulgare) NF-YC基因家族功能。首先, 基于大麦基因组数据库鉴定出11个HvNF-YC成员, 分布在除第2号染色体以外的其余6条染色体上, 内含子0-5个。系统进化分析显示, 大麦、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa) NF-YC基因家族成员可分为5个亚家族。基因复制分析显示, 6个HvNF-YC基因存在片段复制, 3个HvNF-YC基因存在串联复制。启动子顺式作用元件分析显示, 大多数HvNF-YC基因启动子含有与非生物胁迫及激素响应相关的顺式作用元件。对HvNF-YC家族成员在不同组织不同时期的表达模式分析表明, 不同成员的时空表达存在明显差异, 其中HvNF-YC9和HvNF-YC11可能在籽粒发育初期发挥重要作用。通过分析耐盐型和盐敏感型大麦品种根和叶中HvNF-YC表达量变化, 发现HvNF-YC3、HvNF-YC6和HvNF-YC10主要在盐胁迫初期的根中行使功能, HvNF-YC9主要在长期盐胁迫处理后期的根中起作用。综上所述, 推测HvNF-YC9、10、11三个基因可作为后续探究大麦NF-YC参与耐盐作用机制的候选基因。该研究结果为进一步解析HvNF-YC在大麦中的耐盐调控功能奠定了基础。     

白桦BpPIN5基因启动子组织定位及外源激素应答分析

PIN家族蛋白作为IAA的极性输出载体,在植物胚胎发育、器官发育和向性生长,尤其是植物叶序、叶脉的形成及维管组织分化过程中起关键作用。为了明确白桦（Betula platyphylla）BpPIN5基因对外源激素的应答特性,实验以白桦全基因组DNA为参考,克隆获得BpPIN5基因的上游1 447 bp启动子序列,采用PLACE在线软件对该序列含有的顺式作用元件进行预测,结果表明,BpPIN5启动子序列含有生长素（IAA）、赤霉素（GA）、水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、乙烯（ET）等不同类型的生长素响应元件。实验构建了pro-BpPIN5：：GUS载体进行白桦转基因,GUS组化染色分析显示,BpPIN5启动子在白桦叶裂顶端、细叶脉及根中有转录活性。分别用IAA、GA、MeJA、SA及ABA激素处理转基因白桦,结果显示,BpPIN5启动子对上述5种激素在白桦第1叶片的裂叶边缘、第2叶的叶柄及根组织部位均有应答,且响应变化基本一致。研究结果为揭示白桦BpPIN5基因功能提供参考。     

HPLC测定灵芝子实体水提物及相关产品中三萜的含量

灵芝药品大多以灵芝子实体水提物为原料,为快速准确测定灵芝子实体水提物及相关产品中三萜的含量,建立了具有较好分离效果的HPLC分析测定方法.通过优化色谱柱和洗脱条件,优选出Agilent Zorbax SB-Aq C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以乙腈-乙酸水溶液(0.01％)为流动相梯度洗脱,流速为...     

灵芝子实体中三萜类物质抗肿瘤活性的谱效关系

通过HPLC指纹图谱结合多元线性回归分析对不同产地灵芝子实体的功效性特征进行评价,为寻找灵芝中活性三萜提供理论依据。利用高效液相分析方法,结合样品对肿瘤细胞L1210的增殖抑制率,运用“中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版”软件和多元线性回归分析11批不同品种灵芝子实体中的三萜活性成分。样品与标准指纹图谱的相似度均在0.9以上,共标定了12个共有物质峰,其中与抗L1210肿瘤细胞活性关系密切的三萜物质有灵芝酸C₂、灵芝酸G、灵芝烯酸B、灵芝烯酸A、灵芝酸K、灵芝酸A、灵芝酸F和灵芝醛A。     

灵芝子实体中不同极性的三萜体外抗肿瘤及抗炎活性比较

为了解灵芝中不同极性三萜活性的差异,运用大孔树脂将灵芝总三萜根据极性大小进行分段,采用高效液相法分析各极性部分的HPLC指纹图谱和三萜含量,并比较其对不同肿瘤细胞增殖的抑制作用和抗炎活性。结果显示D-101大孔树脂可以有效地将灵芝总三萜分为中等极性和低极性两部分,两部分的三萜含量分别为(279.00±2.90)mg/g、(94.52±2.03)mg/g。其中,低极性三萜的体外抗肿瘤活性明显强于中等极性三萜,其对K562、SW620、L1210细胞增殖抑制的IC₅₀值分别为(74.12±1.94)μg/mL、(121.45±2.13)μg/mL、(13.52±1.13)μg/mL。另外,低极性三萜对RAW264.7细胞呼吸爆发的抑制作用也明显强于中等极性三萜。进一步对低极性三萜和中等极性三萜单体的抗炎活性进行比较,发现低极性三萜灵芝烯酸F、灵芝酸DM、灵芝醇B对RAW264.7细胞呼吸爆发的抑制作用明显强于极性较高的灵芝酸C₂、灵芝酸A。该研究阐明了灵芝子实体中不同极性三萜部位的抗肿瘤及抗炎活性并不相同,为将来新药开发和灵芝质量标准的改进建立了基础。     

9,10-环甲基十七烷酸诱导灵芝三萜酸合成的信号转导和基因表达分析

为探究9,10-环甲基十七烷酸（9,10-CMA）诱导灵芝三萜酸合成的相关信号机制,分析了NO信号的介导作用。结果表明,在NO信号分子介导下,9,10-CMA可有效地刺激灵芝菌丝体中三萜合成关键酶细胞色素CYP450和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活化以及三萜酸的合成。NO可作为灵芝菌丝体中CYP450产生和PAL活化的上游分子发挥作用。在9,10-CMA诱导下,通过荧光定量PCR分析了6个关键酶基因在灵芝三萜酸合成过程的动态表达。结果表明,在9,10-CMA诱导下与灵芝三萜酸合成相关的角鲨烯合成酶基因sqs、细胞色素P450单加氧酶CYP5150L8基因和3‐羟基‐3‐甲基戊二酰辅酶A还原酶基因hmgr的上调最显著,提示这3个酶在三萜诱导过程中具有重要作用。     

灵芝菌丝体中一个三萜类化合物的核磁归属及活性初探

通过液体振荡-静置两阶段发酵获得灵芝菌丝体,并采用硅胶柱色谱层析、反相柱层析和甲醇重结晶的方法,从中分离得到4个三萜类化合物。根据NMR、MS等波谱数据分析,化合物分别被鉴定为lanosta-7,9(11),24-trien-3α-acetoxy-26-oic acid（1）、灵芝酸R（2）、灵芝酸T（3）和灵芝酸S（4）,其中化合物1的核磁信号全归属为首次报道。4个三萜类化合物均具有较好的抑制肿瘤细胞L1210及K562增殖的活性,且化合物1的体外抗肿瘤活性为首次证实,其对肿瘤细胞L1210及K562增殖的半数抑制浓度IC₅₀分别为22.17μmol/L和54.79μmol/L。     

过表达GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶（GMP）基因提高灵芝多糖的生产

灵芝多糖是灵芝的主要生物活性成分之一,具有多种药理活性,但灵芝多糖的低产量限制了其广泛应用。相关研究表明,灵芝中过表达多糖生物合成相关基因能够提高多糖产量,但过表达GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶（GMP）基因提高灵芝多糖产量未有报道。本研究克隆获得了灵芝gmp基因,并成功构建出了过表达gmp基因的工程菌株（GMP菌株）,同时对野生型菌株（WT）和GMP菌株的胞内多糖（IPS）、胞外多糖（EPS）产量以及GDP-甘露糖合成相关基因甘露糖磷酸变位酶1（PMM1）基因及甘露糖磷酸变位酶2（PMM2）基因的表达水平进行了检测。研究结果表明,在悬浮发酵培养条件下,灵芝中gmp基因的过表达增加了灵芝多糖的积累。与WT菌株相比,GMP菌株的EPS以及IPS的含量最高达到了0.991g/L和21.59mg/100mg干重,比WT菌株分别提高了21.1%和19.5%。gmp基因的过表达也提高了基因pmm1和pmm2的表达。与WT菌株相比,GMP菌株中pmm1以及pmm2基因的表达水平分别上调了2.87倍和2.55倍。研究结果表明,过表达gmp基因是一种提高灵芝多糖产量的有效方法,并且过表达gmp基因提高了灵芝多糖的合成及pmm1和pmm2基因的表达。     

pH对灵芝液态发酵代谢物及抗氧化活性的影响

已有研究报道灵芝栽培生长的最适pH在中性偏酸环境,在碱性范围的生长及代谢情况鲜见报道。本研究主要探究广泛pH对灵芝液态发酵代谢物及其抗氧化活性的影响。采用摇瓶液态培养后分析代谢物中灵芝三萜、胞内外多糖、菌丝体蛋白及抗氧化活性等指标,系统比较灵芝菌丝体在pH值2-11的生长和代谢情况。研究结果表明,灵芝菌丝体生长、合成灵芝三萜、胞内多糖、30E胞外多糖、菌丝体蛋白和菌丝体水解氨基酸的最适pH值分别为10、3、2、7、2和2。对应结果分别为17.13 g/L、33.86 mg/g、72.73 mg/g、7.86 g/L、71.42 mg/g和107.10 mg/g。比对照分别提高28.5%、77.3%、22.4%、96.5%、97.1%和70.8%。胞内多糖组分1和组分2最高分子量均在初始pH 4,分别为1.016×10⁸ g/mol和9.280×10⁴ g/mol,胞外多糖组分1最高分子量在初始pH 10,为4.946×10⁶ g/mol;对菌丝体的总抗氧化能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、羟自由基清除能力分析结果表明最佳的初始pH分别为3、7、9。本研究为液态发酵方式下灵芝生长及其代谢物定向调控发酵的工艺优化提供参考依据,同时发现灵芝菌丝体中优质蛋白及抗氧化活性可在功能性食品和化妆品领域推广应用。     

灵芝孢子粉中脂溶性成分分析方法的建立

运用高效液相建立灵芝孢子粉中脂溶性成分的分析测定方法。通过色谱柱、洗脱条件、ELSD参数的优化,建立了12种脂溶性成分的测定方法,结果表明,该方法简单、准确、稳定,可以实现孢子粉中甘油三酯、脂肪酸、甾醇三类脂溶性成分的同时提取、分析;破壁孢子粉中脂溶性成分为301.49-397.37mg/g,孢子油产品中脂溶性成分的含量为626.00-713.07mg/g,远高于三萜含量;1,2-二油酸-3-棕榈酸甘油酯、甘油三油酸酯、1,2-二油酸-3-亚油酸甘油酯是主要的脂溶性成分,脂肪酸以不饱和脂肪酸亚油酸及油酸为主,甾醇中麦角甾醇含量最高。研究结果明确了灵芝孢子粉中脂溶性成分的物质基础,为深入研究其活性成分、全面评价孢子粉质量提供了依据。     

Anti-inflammatory and anti-tumor-promoting effects of triterpene acids and sterols from the fungus Ganoderma lucidum

A series of lanostane-type triterpene acids, including eleven lucidenic acids (3, 4, 9, 10, 13-19) and six ganoderic acids (20-22, 24, 26, 27), as well as six sterols (28-33), all isolated from the fruiting bodies of the fungus Ganoderma lucidum, were examined for their inhibitory effects on the induction of Epstein-Barr virus early antigen (EBV-EA) by 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) in Raji cells, a known primary screening test for anti-tumor promoters. All of the compounds tested, except for ganolactone (27) and three sterols (29-31), showed potent inhibitory effects on EBV-EA induction, with IC(50) values of 235-370 mol ratio/32 pmol TPA. In addition, nine lucidenic acids (1, 2, 5-8, 11, 12, 18) and four ganoderic acids (20, 23-25) were found to inhibit TPA-induced inflammation (1 microg/ear) in mice, with ID(50) values of 0.07-0.39 mg per ear. Further, 20-hydroxylucidenic acid N (18) exhibited inhibitory effects on skin-tumor promotion in an in vivo two-stage mouse-skin carcinogenesis test based on 7,12-dimethylbenz[a]anthracene (DMBA) as initiator, and with TPA as promoter.