人参查尔酮合成酶基因PgCHS1的克隆与表达分析

该文探究了人参查尔酮合成酶(chalcone synthase, CHS)基因的表达模式与人参黄酮含量及抗胁迫之间的关系。作者从新鲜4年生人参根中提取总RNA,反转录合成cDNA,根据转录组测序结果,利用PCR扩增克隆人参CHS基因的cDNA全长,对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析人参根、茎、叶和胁迫条件下发根中CHS基因的表达水平,并测定其黄酮含量。克隆得到人参CHS,命名为PgCHS1,序列完整开放读码框(ORF)长度为1 182 bp,编码393个氨基酸。分析表明,该序列属于CHS家族基因,其具有查尔酮合成酶催化中心4个高度保守的残基Cys164、Phe215、His303、Asn336和形成活性中心构象所必需的13个关键残基Pro138、Gly163、Gly167、Leu214、Asp217、Gly262、Pro304、Gly305、Gly306、Gly335、Gly374、Pro375、Gly376。基因表达分析表明,Pg CHS1基因在叶片中的表达量最高,其次是茎、根和发根,并且受SA和MeJA的诱导。人参黄酮含量与基因表达水平高度一致。结果提示, PgCHS1基因参与人参黄酮的生物合成,从而保护人参免受外界的胁迫。     

柚皮素合成关键基因表达水平对目标产物积累水平的量化影响

柚皮素是一种天然黄酮类化合物,具有抗炎、抗氧化、抗病毒、预防动脉粥样硬化等多种药理活性,也是其他黄酮类化合物合成的重要前体,具有重要的应用价值。目前,微生物法生产柚皮素等黄酮类化合物由于代谢通路不平衡等原因导致产量较低,在很大程度上限制了其工业应用。文中以一株产柚皮素的酿酒酵母菌株Y-01为研究对象,利用启动子和拷贝数控制柚皮素合成代谢途径关键酶4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)、查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)编码基因的表达水平,考察这些基因的表达水平对目标产物积累水平的量化影响。结果表明,柚皮素产量与4CL或CHI编码基因的表达量之间关联性较低,而与chs基因的表达量存在显著的正相关性。通过调控chs基因的表达水平,获得一株高产柚皮素的酿酒酵母工程菌株Y-04,产量较出发菌株Y-01提高了4.1倍。研究结果表明,CHS是柚皮素合成过程的关键调控靶点,合理调控CHS表达可以显著促进酿酒酵母积累柚皮素。相关结果为采用代谢工程强化微生物合成柚皮素等重要黄酮类化合物提供了重要的理论参考。     

水蕨(Ceratopteris thalictroides)查尔酮合成酶基因的克隆和表达（英文）

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮化合物合成的关键酶,有关蕨类植物CHS基因的序列及功能信息尚不完善。本研究采用快速扩增c DNA末端(RACE)技术克隆获得了模式蕨类植物——水蕨(Ceratopteris thalictroides)Ct CHS基因(Gen Bank登录号:JX027616.1),其c DNA序列全长为1616 bp,具有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1215 bp,编码404个氨基酸。进化树分析表明,Ct CHS与问荆(Equisetum arvense)、松叶蕨(Psilotum nudum)和3种薄囊蕨的查尔酮合成酶基因聚为一枝,说明这些蕨类植物亲缘关系较近且为单系起源。通过构建原核表达体系成功获得Ct CHS蛋白的多克隆抗体并用于免疫印迹分析,结果表明Ct CHS基因的表达明显受紫外光(UV)诱导。Ct CHS基因的克隆与表达分析为进一步研究水蕨类黄酮化合物的合成及其调控机制提供了依据。     

水蕨(Ceratopteris thalictroides)查尔酮合成酶基因的克隆和表达

查尔酮合酶(chalcone synthase, CHS)是植物类黄酮化合物合成的关键酶,有关蕨类植物CHS基因的序列及功能信息尚不完善。本研究采用快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆获得了模式蕨类植物——水蕨(Ceratopteris thalictroides)CtCHS基因(GenBank登录号:JX027616.1),其cDNA序列全长为1616 bp,具有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1215 bp,编码404个氨基酸。进化树分析表明,CtCHS与问荆(Equisetum arvense)、松叶蕨(Psilotum nudum)和3种薄囊蕨的查尔酮合成酶基因聚为一枝,说明这些蕨类植物亲缘关系较近且为单系起源。通过构建原核表达体系成功获得CtCHS蛋白的多克隆抗体并用于免疫印迹分析,结果表明CtCHS基因的表达明显受紫外光(UV)诱导。CtCHS基因的克隆与表达分析为进一步研究水蕨类黄酮化合物的合成及其调控机制提供了依据。     

葡萄CHS和STS基因家族生物信息学鉴定和表达分析

查尔酮合成酶(CHS,chalcone synthase)是植物体类黄酮类化合物合成的第1个关键酶和限速酶,它能够催化丙二酰-Co A和对香豆酸-Co A合成柚皮素查尔酮。二苯乙烯合成酶(STS,stilbene synthase)是芪类化合物合成路径的关键酶,与查尔酮合成酶有共同的作用底物,二者具有很高的相似度。为更好地了解葡萄中CHS和STS基因的种类和数量,本研究采用生物信息学方法检索获得葡萄(Vitis vinifera L.)基因组数据库中的CHS和STS基因,通过分析其染色体定位、系统进化和保守基序,发现葡萄基因组可能含有33个STS基因,9个CHS基因,这些基因集中分布在6条葡萄染色体上,部分家族基因在染色体上形成基因簇。葡萄CHS和STS基因家族蛋白长度、基因结构和蛋白基序非常保守,具有很近的进化关系。葡萄芯片数据结果表明,葡萄CHS和STS基因在葡萄果实不同发育时期的果皮和果肉中均有表达,尤其葡萄CHS GroupsⅢ亚家族基因在葡萄果皮中大量表达。葡萄STS基因家族在果实中的表达量较低,部分探针在葡萄果实成熟期的果皮中表达量急剧增加。本研究结果可为葡萄CHS和STS基因在果实发育过程中的功能研究提供参考。     

中间锦鸡儿查尔酮合成酶基因的克隆和表达分析

查尔酮合成酶是黄酮类化合物合成途径的第一个关键酶。本研究通过其它豆科植物已知的查尔酮合成酶保守序列设计简并引物,扩增得到中间锦鸡儿查尔酮合成酶基因的保守片段,经RACE技术扩增得到基因全长。对该基因gDNA全长和cDNA全长分析显示,它是由一个内含子和两个外显子构成,该基因cDNA全长为1 548 bp,其中ORF(open reading frame)为1 176 bp,5'UTR(untranslated regions)为175 bp,3'UTR为196 bp,编码391个氨基酸,推测蛋白质质量为43.03 kD,等电点为6.24,是一种两性蛋白。序列比对和系统进化分析表明,该基因属于查尔酮合成酶家族,命名为CiCHS。实时荧光定量PCR检测发现,CiCHS在紫外处理下受到诱导,0.5 h表达量最高,之后不断降低。     

查尔酮合酶基因转化矮牵牛：——改变花色的新途径

查尔酮合酶是花色素合成途径中的关键酶,它在植物中的表达量直接影响到花色的变化。将来源于矮牵牛中的查尔酮合酶基因正向克隆到含有ＣａＭＶ３５Ｓ启动子的中间介体中,通过土壤农杆菌介导导入矮牵牛,转基因矮牵牛花色发生了明显的变化。用Ｎｏｒｔｈｂｅｒｎ杂交分析表明,转基因植物中,内源和外源查尔酮合酶基因的转录均受到抑制。     

石榴果色合成相关基因CHS和CHI的表达特性分析

花色苷是类黄酮家族中重要的一类次生代谢产物,对果实呈色起重要作用。CHS (查尔酮合成酶)和CHI (查尔酮异构酶)为花色苷合成提供了前体物质,是花色苷合成所不可或缺的。利用RT-PCR和RACE方法,本研究从石榴果皮中克隆了与花色苷合成相关的CHS基因和CHI基因的cDNA全长,同时采用qRT-PCR研究了这两个基因在三个不同色泽石榴品种‘红宝石’、‘水晶甜’、‘墨石榴’发育期内的表达模式,并分析了果皮花色苷含量变化与基因转录水平的关系。结果表明,石榴中CHS和CHI基因cDNA全长分别为1 197 bp和693 bp,分别编码398和230个氨基酸,命名为PgCHS和PgCHI,在GenBank中的登录号分别为KF841615和KF841616。在氨基酸水平上,Pg CHS与荔枝、葡萄、山竹等果树的同源性达到90%以上。Pg CHI与果树中龙眼、梨、美洲葡萄、桑树等同源性达到70%以上。qRT-PCR结果显示,CHS和CHI基因的表达模式随色泽发育期和品种不同而有差异。在‘红宝石’石榴中,该两个基因都有前期和后期两个表达高峰期;而‘水晶甜’石榴中这两个基因的表达高峰期均出现在中后期;‘墨石榴’发育初期时CHS和CHI的表达量最高,以后的表达量都较低。同一品种内,CHS和CHI的表达具有协同性,两者的协同性表达有利于花色苷及其他类黄酮相关产物的合成。3个品种中CHS和CHI基因的表达与花色苷的积累并不一致。     

罗汉果查尔酮合成酶基因的生物信息学分析

查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)是类黄酮生物合成的关键酶,在植物发育、防止UV损伤、抗病和逆境反应中起着重要作用。本研究通过EST测序,获得了罗汉果查尔酮合成酶基因序列(登录号:GU980155)。为了进一步了解罗汉果查尔酮合成酶基因的特征,我们将其与46种植物的查尔酮合成酶基因的核酸序列和氨基酸序列进行比对和进化分析。结果表明,罗汉果查尔酮合成酶基因的核酸序列和氨基酸序列与其它物种的查尔酮合成酶基因均具较高同源性,编码区相似性约为94%。使用PHYLIP和MEGA4分别构建了邻接树、最大似然树和最大简约树,但经bootstrap检验,最优树未能明确罗汉果查尔酮合成酶基因的系统发育地位。以紫花苜蓿查尔酮合成酶的三维结构为参考,利用同源建模的方法预测了罗汉果查尔酮合成酶的三维结构,发现罗汉果查尔酮合成酶具有保守的活性位点和空间结构。     

查尔酮合酶基因的克隆、全序列分析及在大肠杆菌中的高效表达

类黄酮是植物中的一种重要的次级代谢产物,它与植物的花色形成有关。查尔酮合酶(Chalcone synthase,CHS)是类黄酮合成途径中的一个关键酶,在植物体内,CHS表达量的增加或减少都可能改变花的颜色。从矮牵牛(Petunia hybrida)花瓣的cDNA中克隆到了CHS—A基因,进行了全序列分析,并与国外已报道的CHS—A序列进行了同源性比较。结果表明,克隆的CHS-A基因长为1170bp,编码一个由389个氨基酸组成的多肽,与国外已报道的CHS—A同源率高达99％。此外,还在大肠杆菌中实现了CHS—A基因的高效表达。CHS—A基因的成功克隆与表达为研究CHS—A基因对植物花色的影响打下了一个良好的基础。     

Molecular cloning and sequence analysis of a novel chalcone synthase cDNA from Ginkgo biloba.

A chalcone synthase (CHS) gene was cloned from Ginkgo biloba for the first time and it was also the first cloned gene involved in flavonoids metabolic pathway in G. biloba. The full-length cDNA of G. biloba CHS (designated as Gbchs) was 1608bp with poly(A) tailing and it contained a 1173bp open reading frame (ORF) encoding a 391 amino acid protein. Gbchs was found to have extensive homology with those of other plant chs genes via multiple alignments. The active sites of the CoA binding, coumaroyl pocket and cyclization pocket in CHS protein of Medicago sativa were also found in GbCHS. Molecular modeling of GbCHS indicated that the three-dimensional structure of GbCHS strongly resembled that of M. sativa (MsCHS2), implying GbCHS may have similar functions with MsCHS2. Phylogenetic tree analysis revealed that GbCHS had closer relationship with CHSs from gymnosperm plants than from other plants. Gbchs is a useful tool to study the regulation of flavonoids metabolism in G. biloba.     

百合查尔酮合成酶基因的克隆与分析

以西伯利亚百合为试材,通过半巢式PCR和RT-PCR技术分别克隆了查尔酮合成酶基因(CHS)的DNA和cDNA.生物信息学分析显示,CHS的DNA序列全长1 397 bp(登录号HM622754),包含2个外显子和1个内含子;cDNA序列编码区全长1 182 bp(登录号HQ161731),编码393个氨基酸,具有3个典型的CHS蛋白结构域:N-末端结构域(Lys3-Pro229)、C-末端结构域(Gln239-Pro389)和聚合酶Ⅲ结构域(Met1-Thr391);不同百合品种的CHS基因编码的氨基酸序列相似性高达98%,表明百合CHS基因在进化上呈现出十分保守的趋势;不同植物CHS基因序列的系统进化邻接树结果表明:百合与单子叶植物鸢尾及禾本科的水稻、大麦、玉米等亲缘关系更为接近.     

Molecular cloning and expression profiling of a chalcone synthase gene from hairy root cultures of Scutellaria viscidula Bunge

A cDNA encoding chalcone synthase (CHS), the key enzyme in flavonoid biosynthesis, was isolated from hairy root cultures of Scutellaria viscidula Bunge by rapid amplification of cDNA ends (RACE). The full-length cDNA of S. viscidula CHS, designated as Svchs (GenBank accession no. EU386767), was 1649 bp with a 1170 bp open reading frame (ORF) that corresponded to a deduced protein of 390 amino acid residues, a calculated molecular mass of 42.56 kDa and a theoretical isoelectric point (pI) of 5.79. Multiple sequence alignments showed that SvCHS shared high homology with CHS from other plants. Functional analysis in silico indicated that SvCHS was a hydrophilic protein most likely associated with intermediate metabolism. The active sites of the malonyl-CoA binding motif, coumaroyl pocket and cyclization pocket in CHS of Medicago sativa were also found in SvCHS. Molecular modeling indicated that the secondary structure of SvCHS contained mainly α-helixes and random coils. Phylogenetic analysis showed that SvCHS was most closely related to CHS from Scutellaria baicalensis. In agreement with its function as an elicitor-responsive gene, the expression of Svchs was induced and coordinated by methyl jasmonate. To our knowledge, this is the first report to describe the isolation and expression of a gene from S. viscidula.     

黄秋葵查尔酮合成酶基因AeCHS的克隆与表达分析

采用同源序列克隆和RT-PCR技术,首次克隆得到黄秋葵查尔酮合成酶基因(CHS)cDNA全长序列。序列分析表明,该序列全长1175 bp,包括一个1170 bp的完整ORF,编码389个氨基酸,命名为AeCHS。生物信息学分析表明,本研究所获得的AeCHS氨基酸序列与同科植物黄蜀葵和陆地棉的同源性较高,分别达99.23%和97.44%,AeCHS推断的氨基酸序列含有CHS蛋白的标签序列GFGPG以及4个保守活性位点Cys164、Phe215、His303、Asn336。实时荧光定量PCR分析黄秋葵果实、花、叶片不同发育时期AeCHS基因的表达量,结果表明AeCHS基因在上述植物材料中表现出不同的表达模式:花>果实>叶片,具体到不同植物组织,AeCHS基因在生长6 d的果实、盛开的花朵以及植株顶端第4片叶子中的表达量较高。     

Expression of the chalcone synthase gene from grape and preparation of an anti-CHS antibody

Flavonoids are closely related to a plant's antioxidative ability. Because chalcone synthase (CHS) is the first enzyme to act as part of the flavonoid biosynthesis pathway, its expression and regulation are important. Here we present the expression of a full-length chs cDNA with 1225bp from grape seedlings as well as the preparation of an antibody against the expressed protein. A full-length chs cDNA was introduced into an expressed plasmid pET-30a(+) vector at the EcoRI and SalI restriction sites. pET-chs was found to be highly expressed in Escherichia coli BL21(DE3) pLysS cells with isopropyl-beta-d-thiogalactoside (IPTG) induction. A fusion protein with the His.tag label was purified by Ni-NTA His.Bind Resin and then used as the antigen to immunize a New Zealand rabbit. The resulting antiserum was then further precipitated by 50% saturated ammonium sulfate and DEAE-Sepharose FF column chromatography to obtain the immunoglobulin G (IgG) fraction. The resulting antibody was found capable of immuno-recognizing the CHS of the crude protein extracts from different grape tissues with a molecular mass of 43kDa.     

中国水仙查尔酮合酶cDNA的克隆及序列分析（简报）

Chalcone synthase (CHS) is a key enzyme in the biosynthesis of all classes of flavonoids. The production of flower pigment is specifically regulated by the activity of CHS. We cloned the cDNA sequence of CHS-A gene from Narcissus by PCR and analyzed the coding sequence of gene. The result demonstrated that the sequence of the coding region was 1167bp, encoding a protein of 389 amino acid which was more than 80% homology with CHS of the other 8 plants, such as Nicotine abacus and Solana tuberosum.     

苦荞查尔酮合成酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因（CHS）的全长DNA序列和cDNA开放阅读框（ORF)序列. 序列分析表明,苦荞CHS DNA序列（GU172165）全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区（HM852753）全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS. 生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列（GFGPG）、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点. 半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子＞叶＞茎＞花＞根＞成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性.     

CHS5, a gene involved in chitin synthesis and mating in Saccharomyces cerevisiae.

The CHS5 locus of Saccharomyces cerevisiae is important for wild-type levels of chitin synthase III activity. chs5 cells have reduced levels of this activity. To further understand the role of CHS5 in yeast, the CHS5 gene was cloned by complementation of the Calcofluor resistance phenotype of a chs5 mutant. Transformation of the mutant with a plasmid carrying CHS5 restored Calcofluor sensitivity, wild-type cell wall chitin levels, and chitin synthase III activity levels. DNA sequence analysis reveals that CHS5 encodes a unique polypeptide of 671 amino acids with a molecular mass of 73,642 Da. The predicted sequence shows a heptapeptide repeated 10 times, a carboxy-terminal lysine-rich tail, and some similarity to neurofilament proteins. The effects of deletion of CHS5 indicate that it is not essential for yeast cell growth; however, it is important for mating. Deletion of CHS3, the presumptive structural gene for chitin synthase III activity, results in a modest decrease in mating efficiency, whereas chs5delta cells exhibit a much stronger mating defect. However, chs5 cells produce more chitin than chs3 mutants, indicating that CHS5 plays a role in other processes besides chitin synthesis. Analysis of mating mixtures of chs5 cells reveals that cells agglutinate and make contact but fail to undergo cell fusion. The chs5 mating defect can be partially rescued by FUS1 and/or FUS2, two genes which have been implicated previously in cell fusion, but not by FUS3. In addition, mating efficiency is much lower in fus1 fus2 x chs5 than in fus1 fus2 x wild type crosses. Our results indicate that Chs5p plays an important role in the cell fusion step of mating.     

中国水仙查尔酮合酶cDNA的克隆及序列分析(简报)

中国水仙系石蒜科水仙属多年生草本植物。其花枝多,花香浓郁,素有“凌波仙子”的美称。但水仙花色单一,影响其观赏价值。花色形成与植物体内的一类次级代谢产物类黄酮有关。查尔酮合酶(Chalcone synthase,CHS)是类黄酮合成途径中的一个关键酶,在植物体内它催化丙二酰基辅酶A的三个乙酸基和对羟苯丙烯酰辅酶A的一个乙酸基的缩合,产生柚配基查尔酮(naringenin)。此中心中