转基因丹参中aSm-miR858过表达致酚酸类活性成分含量显著下降

丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)体内水溶性酚酸类物质具有显著的药理活性并已成为目前研究热点。植物体内microRNAs(miRNAs)作为一类非编码小分子RNA,广泛参与生长、发育、信号转导及环境胁迫的调控,但miRNAs参与植物体内次生代谢调控研究的报道较少。本研究前期通过Small RNA高通量测序获得的1条丹参miR858(命名为Sm-miR858)序列为基础,通过over-lapping PCR技术构建了人工Sm-miR858前体(aSm-miR858)植物过表达载体(35S:aSm-miR858),并对丹参进行转化,以分析丹参体内Sm-miR858过表达后对酚酸类活性成分合成的影响,进而探索Sm-miR858在丹参体内的生物学功能。实时定量PCR和RNA印迹结果显示,在各阳性转基因株系中,Sm-miR858均呈现不同程度过表达。同时,Sm-miR858的潜在靶标基因Sm-PAP1表达水平呈现相应不同程度的显著下调,且转化株系中酚酸类活性成分含量均低于同期的野生型丹参。进一步检测上述各丹参植株中酚酸类活性成分代谢途径相关酶基因表达水平。结果显示,酚酸类次生代谢途径中关键酶基因表达水平均呈现不同程度的显著下调。结果说明,丹参中可能存在Sm-miR858通过负调控SmPAP1的表达,来控制酚酸代谢途径关键酶基因的表达,进而影响酚酸类物质合成的调控模式,其具体精密调控机制正在进一步研究中。     

丹参体内Sm-miR858对R2R3-MYB转录因子SmPAP1进行靶向负调控作用研究

MicroRNAs(miRNAs)是一类对基因表达进行负调控的非编码小分子RNA。通过前期对丹参miRNAs的高通量测序得到了一个miR858成熟序列,命名为Sm-miR858。序列比对显示,Sm-miR858与其它植物中已鉴定的miR858序列高度保守;Small RNA Northern blotting结果显示Sm-miR858在丹参根、茎和叶组织中均有表达,叶中表达水平相对较高。为了探究Sm-miR858在丹参体内的功能,首先利用在线生物软件对Sm-miR858的靶标基因进行预测,psRNATarget分析结果显示,Sm-miR858的潜在靶标基因共有13个,其中一个靶标基因SmPAP1作为一个重要的转录因子参与丹参酚酸类活性物质的代谢调控。为了验证Sm-miR858对SmPAP1的靶向作用,采用Real-time quantitative PCR依次对烟草瞬时表达体系和丹参组织器官中的Sm-miR858与SmPAP1之间共表达相关性进行分析与实验验证。Real-time qPCR结果显示,在丹参组织中SmPAP1与Sm-miR858共表达水平存在显著的负相关性。进而分别构建Sm-miR858和SmPAP1过表达植物载体,并在烟草叶片中进行瞬时共表达研究。结果显示,与对照相比,Sm-miR858过表达会导致SmPAP1的mRNA水平显著下降,说明在丹参体内Sm-miR858的确对SmPAP1基因表达进行靶向负调控。研究结果为阐明Sm-miR858在丹参体内酚酸类活性物质代谢途径调控作用奠定坚实的基础。     

过表达SmERF1提高了丹参耐盐性

ERF(ethylene-responsive factor)蛋白是植物中一大类转录因子家族,在植物的生长发育及逆境胁迫中发挥着重要作用.为研究丹参中新的转录因子SmERF1的功能,本研究对其编码序列、表达模式进行分析,并在丹参中进行过表达,检测过表达后转基因植株耐盐性、次生代谢物和激素的变化.研究结果表明,SmERF1含有一个AP2结构域,是典型的ERF转录因子.SmERF1受到MeJA和酵母诱导子(YE)的诱导表达.在盐胁迫下,过表达SmERF1的丹参株系中脯氨酸含量、SOD和POD活性较野生型丹参植株高,MDA含量降低,说明转基因株系的抗盐特性增强.而且过表达SmERF1的丹参株系中ABA含量升高,GA含量降低;过表达SmERF1对丹参酮、丹酚酸等代谢物的合成调控效果不强.综合以上结果,表明SmERF1可能通过调节ABA的合成,提高了丹参耐盐性.     

陆地棉MYB类转录因子基因GhTT2克隆及功能初步分析

原花青素作为植物重要的次生代谢产物,是植物应对生物和非生物胁迫的一种重要防御手段,也是影响植物发育和品质的重要因素。原花青素作为花青素生物合成的一条末端通路在模式植物中已有研究,但是具体代谢和调控机制尚不明确;原花青素作为棕色棉纤维呈色的主要物质,其棉纤维呈色的生化与分子机制仍未完全阐明。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum)中克隆了一个MYB类转录因子基因GhTT2 (transparent testa 2),并对其基因结构、表达模式、亚细胞定位及功能进行了分析。结果表明：GhTT2转录因子具有典型的MYB结构域,在纤维中优势表达,其转录水平随花青素含量增加而降低;该基因可被原核诱导表达;与GFP融合的重组蛋白定位在细胞核;酵母转化结果表明GhTT2具有转录激活功能;在棉花中沉默GhTT2基因的表达,导致原花青素含量显著降低,表明其可能参与调控陆地棉原花青素的生物合成。本研究结果为深入阐明MYB类转录因子参与调控植物原花青素生物合成途径的分子机制提供参考。     

花青素转录因子调控机制及代谢工程研究进展

花青素是广泛存在于植物中的一类重要的类黄酮化合物, 在植物生长发育和人类营养保健方面具有重要价值。花青素的生物合成途径已经解析得比较清楚, 但花青素的代谢调控网络还在不断完善。调控花青素生物合成的转录因子主要包括MYB、bHLH和WD40三大类, 这些转录因子通过激活或抑制CHS、ANS和DFR等花青素途径关键结构基因的表达水平, 进而决定花青素积累的部位与水平。该文结合国内外花青素生物合成与转录调控方面的研究进展, 简要介绍了花青素的生物合成途径, 归纳总结了模式植物中花青素代谢调控的分子机理, 尤其是MYB、bHLH和WD40三类主要转录因子的调控机理, 以及这些转录因子在观赏植物和水果等经济作物花青素代谢工程中的应用。该文将为系统阐明花青素的转录调控机制和利用代谢工程改良花青素的相关研究提供有益参考。     

白桦BpNAC012基因调控白桦木质部发育表达谱分析

NAC转录因子成员被认为是调控植物次生壁合成的开关。前期研究结果显示BpNAC012基因的表达能够调控白桦次生细胞壁的合成。为研究BpNAC012调控的下游靶基因,本研究分别以该基因的过表达,抑制表达株系茎为材料构建转录组,以野生型为对照分析差异表达基因。结果显示:与对照相比,过表达株系OE中上调的基因有627条,下调的基因有229条,抑制表达株系中上调的基因有299条,下调表达的基因有207条。过表达BpNAC012相对于抑制表达能够调控更多的基因表达变化。而抑制表达BpNAC012更多的是影响蛋白修饰和转运类基因的表达变化。在差异表达基因中,涉及受体信号通路,营养代谢,氨基酸合成,及苯丙烷生物合成相关代谢通路基因比较富集。BpNAC012能够调控纤维素、木质素合成及木质部发育相关基因的表达变化,同时能够调控多种转录因子的表达变化。该研究为深入分析BpNAC012在白桦次生细胞壁合成的分子调控机制奠定基础。     

玉米bHLH类转录因子ABP7的启动子克隆及其活性分析

bHLH类转录因子广泛存在于植物中,在花的形态建成、光和激素信号转导等方面发挥着重要作用,但其表达调控机理尚待深入研究。从玉米中克隆了bHLH类转录因子ABP7,初步研究结果显示它可能参与了籽粒形成、激素应答等多个信号转导途径的调控。为进一步阐明ABP7基因上游调控途径,克隆了ABP7的5′侧翼序列,利用原生质体瞬时转化体系验证了其启动子活性,并对其顺式作用元件进行了分析。结果显示,位于ABP7基因起始密码子上游长为2 266 bp的DNA序列具有启动子活性,能够启动报告基因的表达,并且存在许多潜在的与GA、IAA和ABA激素信号转导和逆境胁迫响应相关的元件,为进一步鉴定ABP7基因发挥作用的信号途径、上游调控因子和分子机理以及ABP7基因在玉米生长发育和逆境应答中的功能奠定了基础。     

丹参遗传转化体系建立及应用研究进展

丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)是我国一种传统的大宗中药材,主要活性成分丹参酮和丹酚酸被广泛用于治疗心脑血管等疾病。建立高效、稳定的遗传转化体系,对丹参进行定向改良,为丹参酮和丹酚酸类成分工业化生产及丹参药材产量与质量提高提供了可能。本文结合国内外的研究,对丹参遗传转化方法进行了系统总结,从外植体、培养基、菌液浓度等影响丹参遗传转化因素方面进行综述。对近5年丹参遗传转化研究的关键酶基因和转录因子进行归纳,并对未来的研究重点进行了展望。     

过表达丹参GGPPS研究丹参酮类的生物合成途径

丹参酮是药用植物丹参(Salvia miltiorrhiza)中具有较强生物活性的脂溶性二萜醌类化合物,是目前国际上广泛认可的有效治疗心脑血管疾病的天然药物之一.本研究通过分析过表达萜类生物合成途径中的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(GGPPS)的转基因丹参,发现丹参酮类化合物与叶绿素具有共同的上游生物合成途径,而下游途径因组织的特异化而不同,从而生成不同的代谢产物.通过对丹参毛状根外施两个萜类生物合成途径的抑制剂Lovastatin和Fosmidomycin,在处理6周丹参酮积累达到稳定时测定丹参酮的含量,探明了丹参酮类的生物合成主要是通过质体中的MEP途径来完成,而非胞质中的MVA途径.本研究为丹参酮类的代谢生物学及合成生物学研究提供了证据和基础.     

不同鲜食品质橄榄果实转录组测序及酚类代谢途径相关调控基因挖掘

【目的】果实酚类物质类别、含量是与橄榄营养及风味密切相关的重要品质性状,探究橄榄酚类物质生物合成的分子调控机制。【方法】以总酚含量差异显著的橄榄（低酚/高酚）为试材,分别取花后80-160 d的果实进行转录组分析,对莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成通路差异基因进行表征,并对差异表达基因进行WGCNA分析,从中挖掘与酚类代谢途径相关的转录因子。【结果】转录组测序共获得296 314条Unigene,其中73%的Unigene被注释到数据库;4个品种（系）橄榄成熟果共鉴定到1 628个差异表达基因（DEGs）,KEGG分析显示,DEGs在酚类代谢途径的“类黄酮生物合成”通路上显著富集;进一步对果实成熟过程莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成途径的DEGs进行表征,结合WGCNA分析中每个模块与性状的R2和P值,筛选到4个关键模块,根据模块内基因的调控关系利用MCC拓扑分析法以度值≥1挖掘模块内关键转录因子,挖掘到137个转录因子Unigene与30个酚类合成结构基因Unigene共表达,转录因子Unigene功能注释来自35个基因家族,最多的为锌指蛋白（C2C2、C3H、C2H...     

丹参bHLH转录因子基因SmMYC2的克隆和表达分析

MYC2是植物茉莉酸类激素响应途径中的核心转录因子,在植物防御反应、次生代谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用。基于丹参转录组和基因组survey序列,本研究克隆了丹参转录因子MYC2的基因序列,并命名为Sm MYC2(Gen Bank No.KJ945636)。Sm MYC2基因的c DNA序列长度为1910 bp,开放阅读框(ORF)的长度为1809 bp,编码602个氨基酸,无内含子;该基因编码蛋白与烟草、番茄等植物的MYC2蛋白具有较高的同源性;Sm MYC2蛋白无跨膜结构域、信号肽等结构。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sm MYC2在丹参的根、茎、叶、花中均有表达,并且在根和茎中的表达量更高;此外,该基因表达受茉莉酸甲酯、光和机械损伤的诱导,但受赤霉素的抑制。本实验结果为进一步探讨Sm MYC2基因在丹参中的生物学功能奠定了基础。     

Two Divergent Members of 4-Coumarate： Coenzyme A Ligase from Salvia miltiorrhiza Bunge： cDNA Cloning and Functional Study

4-Coumarate ： coenzyme A Ilgase （4CL） Is one of the key enzymes In phenylpropanoid metabolism leading to series of phenollcs, Including water-soluble phenolic acids, which are important compounds determining the medicinal quality of Danshen （Salvia miltiorrhiza Bunge）, a traditional Chinese medicinal herb. To Investigate the function of 4CL in the biosynthesis of water-soluble phenolic acid in Danshen, we have cloned two cDNAs （Sm4CL1 and Sm4CL2） encoding divergent 4CL members by applying nested reverse transcrlptlon-polymerase chain reaction （RT-PCR） with degenerate primers followed by 5′/3′rapid amplification of cDNA ends （RACE） （Note, these sequence data have been submitted to the GenBank database under accession numbers AY237163 and AY237164）. Either of the coding regions was inserted into a pRSET vector and a kinetic assay was performed with purified recombinant proteins. The substrate utilization profile of Sm4CL1 was distinct from that of Sm4CL2. The Km values of Sm4CL1 and Sm4CL2 to 4-coumarlc acid were （72.20±4.10） and （6.50±1.45） μmol/L, respectively. These results, In conjunction with Northern blotting and other information, imply that Sm4CL2 may play an Important role in the biosynthesis of watersoluble phenolic compounds, whereas Sm4CL1 may play a minor role in the pathway. Southern blotting analysis suggested that both Sm4CL1 and Sm4CL2 genes are present as a single copy and are located at different sites In the genome.     

Liquid chromatography-tandem mass spectrometry analysis of protocatechuic aldehyde and its phase I and II metabolites in rat

A method using liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) analysis was established for the identification of metabolites in rat after oral administration of protocatechuic aldehyde, a major bioactive phenolic acid in the roots of Salvia miltiorrhiza. Eleven metabolites in rat plasma and urine were firstly identified as protocatechuic aldehyde, protocatechuic acid and their methylated, glucuronized or glycine conjugates on the basis of their MS fragmentation behaviors, while nine of these metabolites (except protocatechuic aldehyde and protocatechuic acid) were detected in rat bile. In addition, the possible metabolic pathway was proposed for the first time. In the phase I metabolism, protocatechuic aldehyde could be oxidized to protocatechuic acid. The conjugates would be formed in rat intestine, liver and kidney and excreted from rat urine and bile. Enthrohepatic circulation played an important role in the metabolism of protocatechuic aldehyde. The results proved that the established method was simple, reliable and sensitive, revealing that it could be used to rapid screen and identify the structures of active components responsible for pharmacological effects of protocatechuic aldehyde and to better understand its in vivo metabolism.