2个石榴品种果皮花色苷合成相关基因表达分析

以2个不同红色石榴品种‘红宝石’和‘墨石榴’为试验材料,采用荧光定量PCR方法,分析花色苷合成相关基因CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、UFGT等6个基因在果实发育过程中的转录表达特性,同时分析基因表达量与果皮花色苷积累的关系。结果表明:(1)在整个果实发育期内‘墨石榴’花色苷含量明显高于‘红宝石’;随着果实的发育,‘红宝石’果皮中总花色苷含量不断增加,而‘墨石榴’中总花色苷含量初期很高,随后迅速下降,后期维持在较低水平。(2)‘红宝石’中CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT等5个基因均在果实发育的早期和晚期出现2个表达高峰,而ANS基因的表达量在整个果实发育期内不断升高;在‘墨石榴’中CHS、CHI、F3H、DFR、ANS等5个基因的表达高峰均出现在早期,随着果实的发育表达量均呈下降变化趋势,但UFGT基因在中期时表达量最高。(3)‘红宝石’石榴的ANS基因表达量与总花色苷含量呈显著正相关,‘墨石榴’中CHS和ANS基因的表达水平与总花色苷含量显著相关。研究认为,花色苷合成相关基因的初期和末期表达差异是2个石榴品种着色差异的主要原因,ANS在‘红宝石’着色中起关键作用,CHS和ANS可能在‘墨石榴’花色苷积累中起重要作用。     

不同植物源的黄烷酮-3-羟化酶的催化特性

[背景]黄烷酮-3-羟化酶(flavanone-3-hydroxylase,F3H)是黄酮类化合物代谢途径中的关键酶之一,不同植物来源的F3H催化特性可能存在差异,并对黄酮类化合物的生物合成产生重要影响.[目的]比较分析不同植物源F3H的酶学性质、异源催化能力差异,为今后在黄酮类化合物代谢工程中F3H的选用提供参考.[...     

藤茶黄烷酮3-羟化酶基因AgF3H的克隆及表达分析

该研究以藤茶叶片为材料,利用RACE技术克隆得到1个黄烷酮-3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)基因,命名为AgF3H(登录号为JX087441)。AgF3H基因的cDNA全长为1 323 bp,其中开放阅读框长1 092 bp,编码363个氨基酸,含有双加氧酶家族的2个特征性结构域和5个保守基序。序列比对与系统进化树分析显示,AgF3H与其他物种F3H的氨基酸序列具有较高的相似性,且与葡萄、山葡萄和圆叶葡萄的亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示,AgF3H基因在藤茶不同组织部位都有表达,在芽中的表达量最高,嫩茎中最低,在叶片中的表达量随着成熟度的增加而逐渐降低;不同组织中的AgF3H基因表达量与藤茶类黄酮主要成分二氢杨梅素的含量呈显著正相关。构建AgF3H基因过表达载体并导入烟草中,获得5株转基因植株,其中4株烟草的叶片总黄酮含量比野生型对照有不同程度提高,最高株系提高了26.8%。研究表明,AgF3H基因可能在藤茶类黄酮的生物合成中起重要作用,研究结果为进一步研究藤茶高黄酮含量形成的分子机制奠定了基础。     

不同施氮水平对烟草叶片黄酮类化合物含量及其代谢途径的调控

本研究以生长在3个不同施氮水平(60 kg/hm~2,90 kg/hm~2和120 kg/hm~2)下的"云烟87"为材料,运用超高效液相色谱法、分光光度法和荧光定量PCR法,分别研究了不同施氮水平对烟叶生长发育过程中黄酮类化合物芸香苷、山奈酚-3-O-芸香苷和总黄酮含量、代谢相关酶活性及相关基因表达的影响。结果表明:随着生长发育的进行,黄酮类化合物代谢相关基因PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、FLS、A3RT的基因表达总体上呈逐渐降低的趋势,从而调控了山奈酚-3-O-芸香苷和总黄酮含量呈逐渐降低的趋势,芸香苷含量呈先略有升高后降低的趋势。不同施氮水平下比较,处理前期(50 d和83 d),较低施氮水平(60 kg/hm~2)上调了烟草叶片黄酮类化合物代谢相关基因PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、FLS、A3RT和ANS的基因表达,提高了黄酮类化合物代谢关键酶PAL、CHI的活性,促进了黄酮类化合物芸香苷、山奈酚-3-O-芸香苷和总黄酮含量的积累(p0.05);处理后期(106 d),较高施氮水平(120 kg/hm~2)上调了烟草叶片黄酮类化合物代谢相关基因PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、A3RT和ANS基因的表达,提高了黄酮类化合物代谢关键酶PAL、CHI的活性,促进了黄酮类化合物芸香苷、山奈酚-3-O-芸香苷和总黄酮含量的积累(p0.05)。     

花青素生物合成关键酶的研究进展

花青素是植物花呈现不同色彩的物质基础,其生物合成途径主要受到查尔酮合成酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、黄烷酮3-羟化酶(F3H)、类黄酮3'-羟化酶(F3'H)、类黄酮3’,5’-羟化酶(F3'5'H)、二羟基黄酮醇还原酶(DFR)、花色素苷合成酶(ANS)以及类黄酮3-O-糖基转移酶(UFGT)等关键酶的控制.主要介绍花青苷生物合成途径、关键酶晶体结构及利用基因工程改造花色的研究进展,讨论目前花色改造存在的问题,并对今后的研究前景进行展望.     

红肉葡萄果实发育过程中花青苷组分变化与基因表达规律分析

以红肉葡萄新种质‘钟山红玉’为实验材料,通过高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)检测‘钟山红玉’从幼果到成熟期果皮、果肉中的花青苷组分及含量,并利用实时荧光定量PCR检测不同发育时期花青苷合成相关基因的表达水平,研究其不同果实发育时期果皮、果肉中的花青苷组分变化,以及相关基因表达规律,探索红肉葡萄果实呈色机制,为葡萄果实品质改良育种提供理论依据。结果表明:(1)‘钟山红玉’果皮和果肉中共检测出13种花青苷且都为单糖苷花青苷,与欧亚种葡萄亲缘关系较近。(2)‘钟山红玉’果皮、果肉中均检测出了欧亚种葡萄中很少有的天竺葵素3-O-葡萄糖苷;果皮中飞燕草素类(飞燕草素-、锦葵色素-、矮牵牛素-)花青苷衍生物含量显著高于矢车菊素类(矢车菊素-、芍药素-)花青苷衍生物,而在果肉中则两大类花青苷含量相近,这与果皮中较高的F3′5′H基因表达量有关,且在果皮中酰基化花青苷比例显著高于果肉。(3)花青苷合成相关基因MYBA2和UFGT在‘钟山红玉’不同发育时期的表达变化规律一致,UFGT基因在果肉中基本不表达,而MYBA2可能是决定‘钟山红玉’果肉转色的关键因子;并且ABA响应相关基因PYL1在‘钟山红玉’发育时期的表达规律与OMT和LDOX基因一致。     

液质联用法测定干旱胁迫下红砂(Reaumuria soongorica)叶片F3H、DFR酶活性

黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)和二氢黄酮醇4-还原酶(di-hydroflavonol 4-reductase,DFR)是类黄酮合成途径中的2个关键酶,研究其活性的变化对探讨类黄酮合成途径的调控有重要的意义。以荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)为材料,建立了类黄酮合成途径关键酶F3H、DFR活性的液质联用检测法,研究干旱胁迫对红砂叶片F3H、DFR酶活性的影响。结果表明,F3H酶作用的底物柚皮素和DFR酶作用的底物二氢槲皮素的检测含量线性范围分别为0.04～1.20μg(r=0.998)和0.08～2.40μg(r=0.998)。因此,本方法可用于测定F3H、DFR酶活性。根据以上建立的方法,对干旱胁迫处理下,不同处理时间的红砂植株叶片进行F3H、DFR酶活性的测定,结果表明,干旱胁迫下,F3H酶活性随着干旱胁迫处理时间的延长,先升高后降低至处理前水平。DFR酶活性随干旱胁迫时间的延长逐渐升高。表明干旱胁迫对红砂叶片F3H、DFR酶活性有诱导作用。     

原核生物中土霉味化合物二甲萘烷醇和2-甲基异茨醇生物合成研究进展

由原核生物蓝藻和放线菌引起的水体土霉异味问题备受世界的关注。本文以土霉味化合物二甲萘烷醇和2-甲基异茨醇的研究历史为主线,综述了土霉味化合物二甲萘烷醇和2-甲基异茨醇的化学特性、生物合成途径以及生物合成相关基因和酶等方面的研究进展,探讨了土霉味化合物二甲萘烷醇和2-甲基异茨醇生物合成研究的重要意义,并展望了土霉味化合物二甲萘烷醇和2-甲基异茨醇生物合成研究存在的问题及发展的方向。     

1-辛烯-3-醇防治采后桃果实软腐病的作用

【目的】桃果实易受匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)侵染引起软腐病,导致果实采后腐烂损失严重。目前人工合成的化学杀菌剂是控制桃果实采后病害的主要方法,但长期使用容易带来食品安全隐患、病原菌抗药性和环境污染等问题。通过研究生物源抑菌成分1-辛烯-3-醇对桃果实软腐病的控制作用,为减少化学农药使用和控制采后桃果实软腐病提供理论基础。【方法】使用1-辛烯-3-醇熏蒸接种匍枝根霉(R.stolonifer)后的桃果实,对果实抗病相关基因表达和酶活性进行测定。通过离体试验,研究1-辛烯-3-醇熏蒸对匍枝根霉(R.stolonifer)菌丝和孢子的影响。【结果】55.80μg/mL 1-辛烯-3-醇熏蒸处理可以显著降低桃果实的发病率和病斑直径(P<0.05),提高几丁质酶(chitinase,CHI)和β-1,3葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)的活性以及病程相关基因非表达子1(nonexpressor of pathogenesis-related protein 1,NPR1)、病程相关蛋白1(pathogenesis-related protein 1,PR1)、CHI和GLU的基因表达量。离体试验结果显示,1-辛烯-3-醇可抑制平板上匍枝根霉(R.stolonifer)菌丝的生长,使菌丝体细胞结构遭到破坏,同时显著降低麦角固醇含量(P<0.05),抑制孢囊孢子的萌发和芽管伸长,并通过破坏孢子的膜结构,引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)暴发与线粒体损伤。【结论】以上结果证实,1-辛烯-3-醇熏蒸处理不仅能直接破坏匍枝根霉(R.stolonifer)的菌丝与孢子,还可通过诱导桃果实的系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)抑制采后软腐病的蔓延。     

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。     

“赤霞珠”葡萄营养系果实中黄酮类物质变化研究

黄酮类物质是葡萄与葡萄酒中重要的生理活性物质,对葡萄酒的感官品质起决定作用。以酿酒葡萄"赤霞珠"(Cabernet Sauvignon,CS)5个营养系为试验材料,分析黄酮类物质的含量差异,为提高黄土高原产区葡萄酒品质提供材料。结果表明:在转色后80 d时"赤霞珠"葡萄营养系可溶性固性物和可滴定酸含量差异不显著,而CS191平均单粒重显著高于其他4个营养系。CS191在转色后80 d时,果皮和种子中总类黄酮、原花色素含量显著高于其他营养系。在转色后80 d时,营养系间果皮中黄烷醇含量差异不显著,但此时期CS170果皮中黄烷醇含量显著高于其他4个营养系。CS191在完熟时果实中总类黄酮和原花色素含量高于其他营养系,CS170果皮中黄烷醇和花色苷含量较其他营养系含量高,均可作为黄土高原地区栽培的高黄酮物质含量的"赤霞珠"品系。     

茶槲寄生“螃蟹脚”中黄酮醇及黄烷醇类化合物的分析

随着古树普洱茶的流行,寄生在古茶树上的茶槲寄生"螃蟹脚"也成为一种饮料,但是相关研究甚少。本文应用三氯化铝比色法和酒石酸铁法分别测定了"螃蟹脚"中黄酮类化合物与茶多酚的总含量;应用HPLC法检测了黄酮醇及表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)和表儿茶素没食子酸酯(ECG)4种茶叶中主要的黄烷醇类物质。结果表明:"螃蟹脚"中黄酮类化合物的总含量为7.65 mg/g,检测到了包括杨梅素(0.16 mg/g)、槲皮素(0.03 mg/g)、山柰酚(0.05 mg/g)和6个未知组分在内的9个黄酮醇组分;并检测到EGC、EGCG、ECG三种黄烷醇类物质,但其茶多酚总含量比茶叶低,仅为0.84%。     

云南红景天的化学成分

从云南红景天(Rhodiola yunnanesis)根茎中分出15个单体成分(Ⅰ～ⅩⅤ),其中12个(Ⅰ～ⅩⅡ)分别鉴定为:黑五味子单体甙(schizandriside, ∠)、1-表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(1-epigallocatechin-3-gallate, Ⅱ)、1-表儿茶素(1-epicatechin, Ⅲ)、大黄酚(chnysophanol, Ⅳ)、β-胡萝卜甙(daucosterot, Ⅴ)、β-谷甾醇(β-sitostecol, Ⅵ)、阿魏酸二十八烷醇酯(1-octacosanly ferulate, Ⅶ)、没食子酸(gallic acid, Ⅷ)、二十八烷醇乙酸酯(1-octasonaly acetate, Ⅸ)、蜡酸二十六烷醇酯(1-hexacosanyl cerotate, Ⅹ)、蜡酸(cerotic acid, Ⅺ)、二十六烷醇(1-hexacosanol, ⅩⅡ)。有趣的是首次从本属植物中分离出木脂素类(Ⅰ)、黄烷醇类(Ⅱ、Ⅲ)以及蒽醌类(Ⅳ)成分。     

硝酸银对‘凤丹’牡丹愈伤组织褐变过程中酚类物质合成及相关基因表达的影响

以‘凤丹’牡丹的组培苗为材料,在含有0-5.0 mg/L硝酸银的基础培养基中进行培养后,通过测量总酚含量、单体酚种类及其含量的变化和相关基因的表达情况,确定不同浓度的硝酸银对抑制愈伤组织褐化的作用。结果表明,培养基中加入硝酸银能够抑制相关基因的表达,明显降低愈伤组织中多酚类物质的含量进而减轻植物组织褐变程度,其中2.0 mg/L的综合效果最好;硝酸银对组培苗褐变过程中产生影响的单体酚有绿原酸、芦丁、香豆酸、对香豆酸、表儿茶素、二氢槲皮素;硝酸银处理后的的愈伤组织中,转录因子MYB2、WD40-1、WD40-2与结构基因苯丙氨酸解氨酶(PAL)、黄烷酮醇还原酶(DFR)、查耳酮合酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、3-二氢黄酮羟化酶(F3H)、黄酮醇3'-羟化酶(F3'H)的表达量与褐变等级和总酚含量之间存在显著的相关性(P0.05)。     

西瓜无籽变异株果实发育期激素含量变化特征

以辐射变异西瓜自交分离系内果实有籽株‘406F’和无籽株‘406S’为试验材料,采用形态学观察及酶联免疫吸附分析法(ELISA)对其果实发育过程以及果肉与种子内源激素动态变化进行比较研究。结果表明:(1)两类西瓜果实纵横径随生育期推进呈相似的‘慢-快-慢’的‘单S’增长曲线,而果实重量及种子的变化则不同。‘406S’果实重量增加速率较恒定,其种子授粉后15 d停止生长,纵横径及重量开始降低;‘406F’果实重量变化呈‘快-慢-快’的‘双S’曲线,种子大小和重量随发育进程增加迅速。(2)两类西瓜果实发育期果肉与种子内源激素水平及峰值的时间有差异。‘406S’子房赤霉素(GAs)和玉米素核苷(ZRs)含量在授粉后0~3 d较高,且授粉后3~15 d果肉生长素(IAA)含量也高于有籽果实;‘406F’果肉GAs与ZRs含量则在授粉后6~21 d较高,且GAs含量变化与果实纵横径发育曲线相吻合。‘406S’种子IAA、GAs、ZRs含量相对较低,只有脱落酸(ABA)含量随种子退化进程增幅较大;‘406F’种子4种激素含量相对较高,且随种子的发育变幅较大。研究认为,无籽果实与有籽果实发育机制不同,果肉4种激素水平的差异对果实形状影响不大,但对重量增长影响较大;种子内源激素含量与种子发育关系密切,但无籽西瓜种子内源激素含量对果实发育无明显作用。     

葡萄果实(E)-β-丁香烯合酶基因的克隆及其表达分析

利用生物信息学方法,通过电子克隆获得葡萄(Vitis vinifera Linn.) (E)-β-丁香烯合酶基因的cDNA序列;以从葡萄品种‘德引84-1’(‘Deyin 84-1’)果肉中提取的mRNA为cDNA模板,利用特异PCR技术克隆得到1个全长1 880 bp的基因,被命名为Vv-ECar(GenBank登录号JF808010),该基因序列包括开放阅读框1 674 bp、3’非翻译编码区209 bp和poly+ (A) 28 bp,可编码557个氨基酸.比对结果显示:葡萄Vv-ECar基因的核苷酸序列与葡萄VvGwECar2基因的同源性达93％,二者编码的氨基酸序列同源性达90.8％,均含有植物萜类合酶家族共有的保守域DDXXD;葡萄Vv-ECar与茶[Camellia sinensis (Linn.)0.Kuntze]和杨(Populus balsamifera subsp.trichocarpa×P.deltoids)的萜类合酶相关基因同源性均在73％以上;分子进化树的分析结果也显示葡萄Vv-ECar基因编码的氨基酸序列与其他植物的同源序列具有高度保守性.半定量RT-PCR和荧光定量PCR分析结果显示:在葡萄果实发育的不同阶段均有Vv-ECar基因的表达,但其相对表达量随果实的发育呈先低后高的趋势,其中在幼果期相对表达量最高.     

不同生长温度对烟草叶片黄酮类化合物含量及其代谢途径的调控

本研究以生长在3个不同温度(均温18.5℃,均温23.5℃,均温28.5℃)人工气候室中的"云烟87"为材料,运用液相色谱质谱联用法、分光光度法和荧光定量PCR法,研究了不同生长温度对烟叶生长发育过程中黄酮类化合物芸香苷和山奈酚-3-O-芸香苷含量、代谢相关酶活性及相关基因表达的影响。结果表明:随着烟草叶片的生长发育,黄酮类化合物代谢相关基因表达呈先降低后升高的趋势,从而调控了黄酮类化合物代谢相关酶活性的变化趋势为先降低后升高,使得黄酮类化合物中的芸香苷含量变化趋势为先降低后升高,山奈酚-3-O-芸香苷的含量则呈逐渐降低的趋势。此外,与生长在较高生长温度(均温23.5℃和均温28.5℃)下的叶片相比,较低生长温度(均温18.5℃)上调了烟草叶片类黄酮代谢相关基因PAL、C4H、4CL、CHS、F3H、F3'H和FLS的基因表达,提高了类黄酮代谢关键酶PAL、C4H、4CL和CHI的活性,促进了黄酮类化合物芸香苷和山奈酚-3-O-芸香苷的积累(p0.05),表明较低的生长温度(均温18.5℃)有利于黄酮类化合物在烟草叶片中的积累。     

酿酒葡萄赤霞珠果实苹果酸生物合成关键基因的功能鉴定

针对近些年来葡萄果实有机酸含量受全球气候变暖影响而严重不足,酿造的葡萄酒风味和口感欠佳等问题,以宁夏地区栽培面积最多的赤霞珠(Cabernet Sauvignon)酿酒葡萄品种为材料,从果实形成至成熟4个生长时期(每个时期2次采样)的果实中提取RNA进行转录组测序,同时对同一时期的果实中与苹果酸生物合成关系密切的8种有机酸进行测定,通过基因表达量与有机酸含量的关联分析,筛选出影响赤霞珠果实中苹果酸生物合成途径的8种关键基因,并对其进行分离克隆、原核细胞表达和体外酶活性检测,从而确定各个关键基因及其同源基因的序列变化和功能差异,为今后酿酒葡萄有机酸含量的遗传调控、优质酿酒葡萄的培育提供帮助。     

茶树芽叶紫化的生理生化分析及其关键酶基因的表达

从生理生化和分子水平方面比较了茶树紫化芽叶与成熟绿色叶片的差异。结果表明,紫色幼嫩新梢中茶多酚、儿茶素总量、咖啡碱含量高于成熟绿色叶片,差异达到极显著。光合色素中,成熟绿叶样品中叶绿素及叶绿素a、b的含量、类胡萝卜素的含量极显著高于幼嫩紫叶样品,花青素含量极显著低于幼嫩紫叶;在研究的9个花青素合成途径关键酶基因中,实时荧光定量PCR分析表明,PAL、C4H、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H、DFR和ANS在幼嫩紫叶中均呈上调表达,从而促进花青素的合成,使芽叶呈现紫色。