蛇足石杉赖氨酸脱羧酶基因的克隆、原核表达及其功能分析

赖氨酸脱羧酶(Lysine decarboxylase,LDC)是抗老年痴呆药——石杉碱甲生物合成的第一个酶。为了研究蛇足石杉中LDC的特性和功能,以其总RNA为模板,通过RT-PCR扩增得到2个赖氨酸脱羧酶基因LDC1和LDC2,克隆至pMD?19-T中测序发现,两基因同源性为95.3%,分别编码212和202个氨基酸。将两基因引入pET-32a(+)构建重组表达质粒pET-32a(+)/LDC1和pET-32a(+)/LDC2,分别转入BL21(ED3)中进行诱导表达,在30℃条件下获得可溶性表达产物Trx-LDC1和Trx-LDC2;采用Ni-NTA亲和层析法纯化目的蛋白,建立酶促反应体系分析其脱羧酶活性,薄层层析(TLC)检测表明重组融合蛋白Trx-LDC1和Trx-LDC2均能催化赖氨酸脱羧生成尸胺。利用生物信息学软件分析发现LDC1和LDC2理化性质存在差异,但预测的二级结构和三维结构基本一致。     

蛇足石杉内生真菌Shiraia sp. Slf14全基因组序列分析

内生真菌Shiraia sp. Slf14是从植物蛇足石杉(Huperzia serrata)中分离出来的一株能产生石杉碱甲和竹红菌素A的菌株。为了解菌株Shiraia sp. Slf14的基因特征,对该菌株进行全基因组测序。基于二代测序技术对蛇足石杉内生真菌Shi-raia sp. Slf14的全基因组进行测序分析,通过生物信息学相关软件进行质量控制及组装、功能注释、比较基因组学分析及系统发育分析和次生代谢产物分析。内生真菌Shiraia sp. Slf14的基因组大小为32 067 383 bp, N50的值为525 954 bp, G+C含量为47.96%;预测得到基因组中共有11 242个编码序列(coding sequences, CDS)、 106个tRNA和27个rRNA;在GO、 KEGG、 KOG和CAZY中分别注释到3 822个、 3 223个、 8 837个和563个基因;系统发育结果表明内生真菌Shiraia sp. Slf14属于竹黄菌属(Shiraia)。预测结果表明,内生真菌Shiraia sp. Slf14中存在50个次生代谢产物合成基因簇,具有合成多种...     

蛇足石杉产石杉碱甲内生真菌的分离鉴定

从9月份采集的野生药用植物蛇足石杉(Huperzia serrata)的茎、叶中分离纯化得到15株内生真菌,将上述内生真菌进行液体培养后,通过薄层层析法(TLC)和高效液相法(HPLC)对其代谢产物进行检测,结果表明菌株WX13产石杉碱甲(Huperzine A,HupA)。运用形态和培养特性观察,初步确定菌株WX13属于镰刀菌属(Fu-sarium sp.)。     

蛇足石杉产石杉碱甲内生真菌SNZ-12的分离及鉴定北大核心CSCD

为了获取具有应用价值的产石杉碱甲内生菌,本文从蛇足石杉分离得到60株内生真菌,采用高效液相色谱法和质谱法分别检测各个真菌的提取物,发现内生真菌SNZ-12的提取物具有与石杉碱甲标品相近的色谱特征峰和保留时间(8. 994 min)以及相同的质谱特征峰((M+H)+=243. 1),说明内生真菌SNZ-12可以产石杉碱甲,其石杉碱甲产量约为1. 01 mg/L;并通过结合内生真菌SNZ-12的形态特征和18S r DNA序列分析,将其鉴定为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。本文结果为利用微生物发酵生产石杉碱甲研究提供了潜在的菌种资源。     

湘西地区蛇足石杉内生真菌的分离

采集不同生境的药用植物蛇足石杉,运用不同灭菌方法处理外植体,并用PDA平板培养基及孟加拉红培养基进行内生真菌的分离纯化.经过几种灭菌方法的摸索和比较研究,发现蛇足石杉外植体的灭菌十分困难(尤其是其茎部),难以在保持植物鲜活状态下达到一次彻底灭菌,有必要二次灭菌.通过二次灭菌分离得到的9株内生真菌中,来自蛇足石杉茎部的6株,来自叶片的3株.蛇足石杉的9株内生真菌在平板培养时生长极其缓慢,仅一株可在培养时产生孢子.     

蛇足石杉原叶体的培养及孢子体的诱导

以蛇足石杉孢子囊为材料培养得到蛇足石杉原叶体,进一步对原叶体进行增殖培养并诱导产生蛇足石杉孢子体。结果表明,适合蛇足石杉原叶体增殖的培养基是无激素的MS培养基,在该培养基上培养60d,原叶体的增殖倍数达到131．1;较高浓度的外源激素对原叶体的增殖有抑制作用,而低浓度的外源激素对原叶体的增殖影响不大;原叶体在无激素培养基上培养90d,孢子体的诱导频率为4．0％;通过HPLC检测蛇足石杉原叶体中石杉碱甲的含量为0．0059％,是野生孢子体中含量的0．25倍。     

蛇足石杉内生真菌g5的乙酰胆碱酯酶抑制活性初步研究

为了初步研究蛇足石杉内生真菌g5发酵产物的乙酰胆碱酯酶(ACHE)抑制动力学以及对该株真菌做初步形态学鉴定,采用DTNB显色法检测g5发酵液醇提物抑制AChE活性的效果,并采用玻片培养法进行真菌鉴定.结果发现g5菌株属于半知菌目丛梗孢科青霉属;其发酵液醇提物对AChE的抑制作用表现为混合竞争型可逆抑制,其对游离酶的抑制常数KI>与对酶底物络合物的抑制常数KIS>分别为0.0789mL和1.1352mL,因此g5菌株代谢产物可作为开发AChE抑制剂类药物的潜在资源.     

湘西蛇足石杉中石杉碱甲、乙和丙含量的测定

采用超声萃取法提取湘西蛇足石杉总生物碱,用高效液相色谱法同时测定其石杉碱甲、乙和丙含量,并分析其在植株不同部位的分布。结果表明:湘西4个样地蛇足石杉中石杉碱甲、乙和丙含量基本一致,分别达到0.5‰、0.3‰和0.04‰;但植株不同部位三种石杉碱含量差异显著,其中石杉碱甲和乙的分布均为叶>茎>根,石杉碱丙则是根大于叶和茎。由此可知,湘西蛇足石杉具有资源优势,石杉碱在植株的分布具有明显的部位选择性;采用HPLC可同时检测石杉碱甲、乙和丙,方法简单快速、准确可靠。     

蛇足石杉内生真菌Neofusicoccum sp. F483的化学成份研究

植物内生真菌是重要的生物资源,来自植物不同组织的内生菌还有一大部分未被人们所认识,该研究通过查阅国内外相关文献,发现内生菌产生的化合物大多具有生物学活性。在此基础上以蛇足石杉(Huperzia serrata)为材料,从其茎部分离纯化得到1株内生真菌,提取这株真菌的总DNA,用PCR扩增ITS片段,将测序结果在GenBank数据库中进行比对,最终鉴定为葡萄座腔菌属(Neofusicoccumsp.)。具体方法:(1)对内生真菌Neofusicoccumsp.F483进行固体培养基发酵,并用混合有机溶剂提取得代谢产物;(2)采用硅胶、Sephadex LH-20凝胶色谱柱层析、半制备HPLC等方法对代谢产物的化学成分进行分离;(3)利用理化性质及1 H-NMR、13C-NMR、ESI-MS等波谱数据鉴定化合物结构。结果表明:共分离得到8个化合物,经过波谱数据分析并结合文献对照鉴定结构为fusaproliferin(1)、过氧麦角甾醇(2)、麦角甾醇(3)、1-(furan-2-yl)-2-hydroxyethanone(4)、脑苷脂C(5)、腺嘌呤核苷(6)、versicolactone B(7)、versicolactone A(8)。该研究结果可为进一步从植物内生菌中挖掘有价值的天然活性产物奠定基础,为新的药用植物内生菌资源的开发利用提供理论依据。     

蛇足石杉内生真菌无柄盘菌Pezicula sp. JR14中抑制乙酰胆碱酯酶的次级代谢产物分离

采用形态学及ITS-rDNA序列分析法,对具有抑制乙酰胆碱酯酶活性的蛇足石杉内生菌株JR14进行鉴定,确定为无柄盘菌Pezicula sp.。开展了乙酰胆碱酯酶抑制活性化合物的分离,从Pezicula sp. JR14乙酸乙酯提取物中分离到4个化合物,利用核磁共振及质谱技术将其鉴定为behenic acid (1)、himeic acid B (2)、secalonic acid A (3)和palmitic acid (4)。采用改进的Ellman比色法对分离的化合物进行活性检测,结果表明,himeic acid B (2)具有较强的乙酰胆碱酯酶抑制活性,其IC₅₀为205μg/mL（0.64mmol/L）。     

蛇足石杉内生细菌的分离鉴定及其促生特性

【背景】从植物中分离得到的内生细菌能产生多种多样的活性物质,能够促进宿主植物的生长发育,而目前对于珍稀野生药用植物蛇足石杉内生细菌分离及其促生功能的研究鲜见报道。【目的】从蛇足石杉中分离内生细菌并进行鉴定,从中筛选出具有多种促生功能的菌株,为蛇足石杉内生菌资源的开发利用提供参考。【方法】通过使用不同培养基对蛇足石杉不同组织部位的内生细菌进行分离,再根据菌落形态特征及16S rRNA基因序列测序比对进行菌种鉴定及系统发育分析,最后对菌株的固氮、溶磷、产铁载体、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)这4种促生功能进行检测。【结果】从蛇足石杉根、茎、叶3种组织中共分离得到168株内生细菌,在分类学上归属于3门4纲5目6科16属,其中芽孢杆菌属(Bacillus)占55.95%,类芽孢杆菌属(Paenibacillus)占19.05%,为优势菌属;不同组织分离出的内生细菌数量与种类均有明显差异,表现为根部>茎部>叶部;从分离的内生细菌中筛选出95株具有固氮能力,76株具有溶磷能力,23株具有产铁载体能力,81株具有产IAA能力。【结论】从蛇足石杉分离的内生细菌具有丰富的物种多样性和促生功能,分布具有明显的组织特异性,并获得多株具有良好促生功能的菌株,为进一步开发菌肥资源提供了新的菌株材料,同时为进一步开发利用蛇足石杉内生菌资源奠定了基础。     

蛇足石杉内生真菌产黄青霉菌MT-40中xanthocillin类似物生物合成基因簇的挖掘及鉴定

Xanthocillin具有显著的抗菌活性,结构中含有独特的异腈基。本文通过对蛇足石杉(Huperzia serrata)内生真菌产黄青霉菌(Penicillium chrysogenum)MT-40基因组的测序分析,利用本地BLAST等生物信息学分析工具挖掘具有合成xanthocillin类似物潜力的基因簇,结合米曲霉(Aspergillus oryzae)NSAR1异源表达技术实现基因簇中关键基因的功能鉴定。结果成功从内生真菌P.chrysogenum MT-40中发现一个合成xanthocillin类似物的生物合成基因簇(命名为for),for基因簇中的关键生物合成基因forB编码的异腈基合成酶可以催化合成2-formamido-3-(4-hydroxyphenyl)acrylic acid,基因forG编码的P450酶可以催化2-formamido-3-(4-hydroxyphenyl)acrylic acid的二聚化生成xanthocillin类似物N,N′-(1,4-bis(4-hydroxyphenyl)buta-1,3-diene-2,3-diyl)diformamide。本文研究结果为进一步从真菌中发现xanthocillin类似物提供参考。     

蛇足石杉内生细菌多样性

【目的】探索国家二级保护野生药用植物蛇足石杉内生细菌的物种和生理活性多样性,发现并收集药用植物内生菌资源。【方法】分别从四川和福建等不同生态环境采集蛇足石杉植株,运用纯培养手段,对经过表面消毒处理的蛇足石杉样品进行内生菌的分离、培养;根据菌株16S r RNA基因信息,计算从蛇足石杉不同区系分离获得的内生细菌间的Jaccard指数、多样性指数、优势度指数与均匀度指数等,分析内生菌物种多样性;应用6种筛选模型对分离得到的内生菌进行生理活性测定,初步评价蛇足石杉内生细菌的生理活性多样性和药用价值。【结果】从12份蛇足石杉植物样品中分离获得356株内生菌菌株,菌株16S r RNA基因序列信息显示,分离得到的蛇足石杉内生细菌隶属于放线菌门、厚壁菌门和变形菌门等3个门的26个科、41个属,来源于蛇足石杉地上和地下部位的菌株数目、多样性指数等无明显差异。从中发现了分属于拟无枝酸菌属(Amycolatopsis)、Angustibacter、节杆菌属(Arthrobacter)、短小杆菌属(Curtobacterium)、Frondihabitans、Glaciihabitans、Jatrophihabitans、Luteimicrobium、Massilia、Naumannella和Tardiphaga等11个属的11个潜在新物种,以及皮生球菌科(Dermacoccaceae)的1个新属。在抗菌活性筛选中,356株纯培养物抗粪肠球菌、抗肺炎克雷伯菌、抗耻垢分枝杆菌以及抗水稻白叶枯病菌的阳性率分别是9.0%、1.4%、2.2%、0.8%;抑制SS04生长的降血脂药物筛选模型上的阳性率是8.1%;抗HIV-1的初筛阳性率为4.5%。共计74株菌在一个或多个筛选模型中显示出活性,初筛总阳性率为20.8%。【结论】蛇足石杉内生细菌具有丰富的物种多样性和生理活性多样性,是进一步发掘新型天然产物的理想菌种资源。     

基于组合模型预测蛇足石杉在中国的适生区

蛇足石杉是国家二级重点保护野生植物,目前面临生物资源骤减的威胁。该研究基于蛇足石杉在中国的分布数据和气候数据构建组合模型,预测蛇足石杉当前和未来(2070)气候情景下在中国的适生区,通过ERDAS和ArcGIS计算适生区面积及质心变化,探究气候变化对蛇足石杉适生区的影响,为蛇足石杉的保护提供理论依据。结果显示:(1)组合模型AUC值大于0.9,预测结果极好。(2)影响蛇足石杉适生区的主要生物气候变量是最湿月降水量、温度季节性、最冷季均温和最暖月最高温。(3)蛇足石杉当前总适生面积226.99×10^(4) km^(2),中、高适生区面积154.51×10^(4) km^(2),质心均位于湖南省西部。(4)蛇足石杉未来总适生面积变化不大,中、高适生区面积剧烈收缩,在RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0及RCP8.5情景下分别净收缩14.34%、23.31%、31.63%和47.08%,总适生区质心和中、高适生区质心均向西北方向转移。研究表明,蛇足石杉中、高适生区受气候变化影响很大,未来随着排放水平升高将逐渐转变为低适生区和非适生区。     

武陵山区蛇足石杉遗传多样性的AFLP分析

采用AFLP分子标记对武陵山区蛇足石杉(Huperzia serrata)4个居群进行遗传多样性的研究,结果表明:(1)7对引物组合共扩增出条带615条,其中549条为多态性条带;在物种水平上,多态性条带百分率PPB=89.27%,有效等位基因数Ne=1.257,Nei’s基因多样度指数H=0.178,Shannon多样性信息指数Isp=0.298;在居群水平上,PPB=71.42%,Ne=1.235,H=0.154,Shannon多样性信息指数Ipop=0.251;遗传多样性在居群间有明显的差别,其中坪坝营(PBY)居群最高(PPB=81.95%),而铁峰山(TFS)居群最低(PPB=64.55%)。(2)居群间的遗传分化较低,基于Nei’s基因多样性分析结果显示,居群间遗传分化系数GST=0.159;Shannon’s居群分化系数[(Isp-Ipop)/Isp]为0.16;WINAMOVA分析显示,武陵山区蛇足石杉的遗传变异主要存在于居群内,居群内的遗传变异分量为65.057,占总变异的75.77%,而居群间的遗传变异分量为20.804,占总变异的24.23%;居群内存在极显著的遗传分化(ΦST=0.242,P0.001)。(3)由遗传分化系数(GST)估计,武陵山区蛇足石杉居群间的基因流Nm=2.647,表明蛇足石杉属于异交种。(4)两两居群间的Nei’s遗传一致度(IN)范围为0.031 0~0.969 4;Mantel检测结果显示,居群间的遗传距离与地理距离之间不存在显著的正相关关系(r=0.269,P=0.887)。研究认为,遗传多样性与遗传结构主要决定于居群历史,较少干扰而稳定的居群偏向克隆生殖,遗传多样性较低,而新建居群的遗传多样性则较高;克隆生长、生态位选择、异交,以及有效的孢子风媒传播等可能是其维持较高遗传多样性水平的因素,而过度采挖等人类活动和生境片断化是导致蛇足石杉濒危的主要因素。     

蛇足石杉COBRA基因家族的分子生物信息学及表达分析

为探明蛇足石杉COBRA基因家族成员分子生物信息学特征及组织表达规律,该文基于蛇足石杉的全长转录组数据,通过生物信息学技术对该家族成员(HsCOBRAs)的理化性质、结构域、保守基序、顺式作用元件、基因表达量等进行分析。结果表明:(1)在蛇足石杉全长转录组中共筛选出24个HsCOBRAs家族成员,其中酸性蛋白9个,稳定蛋白11个,疏水性蛋白5个,具有跨膜结构的蛋白7个,具有信号肽的蛋白3个。(2)亚细胞定位在细胞壁、叶绿体、细胞核、细胞膜上。(3)结构分析发现HsCOBRAs有7种结构域和6种保守基序,部分成员具有高度保守的CCVS结构。(4)HsCOBRAs具有CAAT-box、TATA-box等45种顺式作用元件。(5)HsCOBRA2在叶、孢子、茎、芽胞中的表达量均最高。该研究结果可为HsCOBRAs的进一步研究及生物学功能验证等提供理论依据。     

Population structure and genetic diversity of Huperzia serrata (Huperziaceae) based on amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers

The levels and pattern of the genetic variation within and among natural populations of Huperzia serrata were investigated using amplified fragment length polymorphism markers. Seven primer combinations used in the study amplified 615 discernible bands with 532 (86.5%) being polymorphic, indicating a considerable high level of genetic diversity at the species level. AMOVA analysis revealed a low level of genetic differentiation among the ten populations. The UPGMA cluster of all samples showed that individuals from the same population occasionally failed to cluster in one distinct group. A Mantel test showed no significant correlation between genetic distance and geographical distance (r = 0.278, P = 0.891), suggesting that the gene flow was not restricted geographically. A number of factors that might affect the genetic profiles of H. serrata included clonal growth, selective effect of niche and outcrossing, as well as the effective wind-dispersal of spores.     

骆驼刺内生真菌的分离、鉴定与抑菌活性初筛

本研究采集干旱沙漠植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)标本,采用匀浆涂布法分离培养骆驼刺内生真菌,共分离获得9株内生真菌,通过ITS序列测定的方法进行鉴定,其中7株(LTCZ2、LTCY1a、LTCY1b、P9、P10、P11、3P1)为外担菌纲(Exobasidiomycetes),2株(LTCY2、LTCY3)为不整囊菌纲(Eurotiomycetes)曲霉科(Eurotiaceae)曲霉菌属(Aspergillus)。采用菌饼法检测其抑菌活性,P9、P10、P11、LTCY1a、LTCY1b、LTCZ2、LTCY3对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)有潜在抑菌活性,LTCY3、P10和LTCY2对粪肠球菌(Enterococcus faecalis)有潜在抑菌活性,其中分离获得的一株曲霉属内生真菌LTCY3对临床常见的致病菌金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌(Escherichia coli)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、粪肠球菌均具有潜在抑菌活性。本研究以期为今后开发利用新的微生物资源提供科学依据。