基于关键酶靶点基因研究内生青霉P116-1a提高刺五加皂苷含量的机制

为了探明刺五加鲨烯合酶(squalene synthase,SS)、鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)和β-香树酯醇合成酶(β-amyrin synthase,β-AS)基因家族各成员中靶点基因在内生青霉P116-1a提高皂苷含量的作用机制,我们利用Real time PCR法检测了回接P116-1a对刺五加SS、SE和β-AS基因家族各成员表达的影响;应用分光光度法测定总皂苷含量变化,并以SPPS17.0软件进行相关性分析。结果表明,回接菌株P116-1a后,SS1的表达量显著降低(p0.05),SS2呈先高后低的变化趋势。SE1的表达量显著提高(p0.05)。回接的早期,P116-1a显著抑制了SE2的表达(pAS20.05),之后回复正常。β-AS1呈现先高后低的变化趋势与SS1的变化趋势相似;β-基因的表达量显著提高(p0.05)。菌株P116-1a显著提高了刺五加的皂苷含量(p0.05)。SS2、SE1和β-AS2的表达量变化与刺五加的皂苷含量变化呈显著的正相关关系。我们初步判断,SS2、SE1和β-AS2是P116-1a提高刺五加皂苷含量的作用靶点基因。     

刺五加鲨烯合酶基因cDNA的克隆与序列分析

采用改良的异硫氰酸胍法提取刺五加总RNA,逆转录为cDNA,根据已报道的人参鲨烯合酶基因(squalene synthase gene,SS) cDNA序列设计引物,利用RT-PCR法克隆刺五加SS基因的cDNA序列.克隆得到长度为1258 bp的刺五加SS基因cDNA序列,开放阅读框全长1248 bp,编码415个氨基酸残基,GenBank登录号为HQ456918,与人参的SS1、SS2和SS3氨基酸序列一致性分别为91.73％、97.59％和96.63％.首次分离并报道了刺五加SS基因cDNA序列,为刺五加苷生物合成中关键酶的表达分析及调控机理研究提供参考.     

三七细胞中共超表达FPS、SS对皂苷合成的影响

研究三七细胞中共超表达法呢基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophasphate synthase,FPS)基因、鲨烯合酶(squalene synthase,SS)基因对三七细胞皂苷合成的影响.利用农杆菌EHA105将pCAMBIA1300S-FPS超表达载体转入已超表达SS的三七细胞内,双抗生素培养及基因组PC...     

刺五加内生青霉鲨烯合酶基因的克隆与序列分析

【目的】克隆刺五加内生青霉Penicillium minioluteum P116-1a的鲨烯合酶(Squalene synthase,SS)基因。【方法】采用cDNA 5末端快速扩增(Rapid Amplification ofcDNA 5 Ends,5 RACE)技术扩增P.minioluteum P116-1a SS基因的全长cDNA序列和DNA序列;运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能;并通过RT-PCR法和SDS-PAGE法检测SS的表达情况。【结果】P.minioluteum P116-1a的SS基因含有4个外显子和3个内含子,开放阅读框长1 416 bp,编码471个氨基酸,预测蛋白含67.73%的α螺旋,5.31%的延伸链,2.97%的β折叠,23.99%的无规则卷曲,含有鲨烯合酶和八氢番茄红素合成酶的特异性识别区域,定位于内质网膜。与P.marneffei和Talaromyces stipitatus中SS蛋白的氨基酸同源性达90%以上。不同温度下SS的表达情况不同。【结论】首次在刺五加内生青霉P.minioluteum P116-1a中克隆到SS基因,为进一步研究P.minioluteum P116-1a提高刺五加皂苷含量的机制奠定基础。     

白皮黄瓜鲨烯合酶基因cDNA克隆及生物信息学分析

为认识葫芦科植物中葫芦素生物合成途径所需鲨烯合酶基因结构特征,克隆白皮黄瓜鲨烯合酶(squalene synthase,SS)基因c DNA并进行生物信息学分析。根据葫芦科植物绞股蓝、罗汉果、红花栝楼等的鲨烯合酶基因cDNA序列,设计白皮黄瓜鲨烯合酶引物,分别采用3'RACE和5'RACE技术扩增鲨烯合酶基因3'端和5'端。获得白皮黄瓜鲨烯合酶基因的两个cDNA克隆,命名为CsSS1和CsSS2,其cDNA序列全长分别为1 627 bp和1 534 bp,都编码417个氨基酸残基,分子质量为47.6 k D。成功克隆得到白皮黄瓜鲨烯合酶基因全长cDNA序列并对其进行序列分析,后续可用于葫芦素生物合成途径所需鲨烯合酶基因正选择位点功能分析。     

刺五加甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶基因的克隆与表达分析

利用RACE技术克隆刺五加甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶(mevalonate diphosphate decarboxylase,MDD)基因的全长cDNA序列,运用生物信息学方法对该基因进行分析,并通过RT-PCR法检测MDD在刺五加不同生长发育时期和不同器官中的表达情况。结果表明:(1)刺五加MDD基因cDNA序列全长1 769bp(GenBank登录号为JQ905594),开放阅读框全长1 263bp,编码420个氨基酸残基,包含GHMP激酶超家族的特异性识别序列;刺五加MDD蛋白的二级结构中含有161个α螺旋,占38.33%;68个延伸链,占16.19%;19个β折叠,占4.52%;172个无规则卷曲,占40.95%;刺五加MDD蛋白无跨膜区域,定位于膜外。(2)刺五加MDD基因在不同生长发育时期和器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P<0.05)。在整个生长期中,MDD的表达呈现高-低-高-低的变化趋势,第一个表达高峰出现在萌芽期至叶片完全展开时,第二个高峰出现在果实体积快速增长期,最高表达量(叶片完全展开期)为最低表达量(叶片衰老期)的4.51倍;不同器官中,幼茎的表达量最高,为最低表达量(叶片)的7.22倍,但叶片、叶柄和根中的表达量差异不显著。研究结果为阐明刺五加皂苷的生物合成及对其进行表达调控奠定了基础。     

三七鲨烯合酶基因在三七根、茎、芦头中的转录表达与三萜皂苷合成

三萜皂苷是三七、人参等重要药用植物的主要有效成分．采用改进的异硫氰酸胍法提取到三七RNA,经RT-PCR克隆技术获得三七三萜合成通路关键酶之一鲨烯合酶(squalene synthase, SS) cDNA,长1 270 bp,读码框架编码415个氨基酸．比对分析表明,推衍的三七SS氨基酸序列与人参、积雪草、青蒿、拟南芥和水稻SS的一致性分别为98%、89%、81%、78%和71%．利用实时荧光定量RT-PCR技术对三七根、茎、芦头的SS转录表达研究发现,一年生三七根SS基因转录表达量最高,高于茎和芦头的表达;但总皂苷含量是:芦头>叶>根>茎．可能与SS之后其它三萜合成关键酶的活性差异或/和三萜合成后的定向输送及累积有关．     

刺五加细胞色素P450基因的克隆与表达分析

根据已报道的人参、三七等植物的细胞色素P450(Cytochrome P450,P450)基因的cDNA序列设计引物,利用RT-PCR法克隆刺五加P450基因的cDNA全长序列,并分析其在不同生长发育时期和器官中的表达情况。结果显示,克隆了全长为1 410 bp的刺五加P450基因的cDNA序列,该基因编码469个氨基酸残基组成的蛋白质。GenBank登录号为KF498590,与人参、三七的P450氨基酸序列一致性分别为91.5%和90.4%。刺五加的P450基因在不同生长发育时期和器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P0.05)。最大表达量出现在盛花期,为最低表达量(萌芽期)的1.26倍。各器官中,叶片的表达量最高,是最低量幼茎的1.49倍。     

三七SE基因启动子的克隆及序列分析

鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)基因是三七皂苷生物合成途径中的关键基因。本文采用染色体步移(genomic walking)技术,克隆出三七SE基因上游1872 bp的启动子片段。生物信息学分析表明,该启动子除了含有基本的TATA-box和CAAT-box元件外,还包含多个与细胞分裂素响应、抗病以及糖类和储藏蛋白合成等相关的作用元件。     

刺五加鲨烯环氧酶基因DNA和启动子的克隆与分析

本研究以刺五加鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)基因的c DNA序列为基础设计特异性引物,利用PCR和TAIL-PCR扩增SE DNA的全长序列,结合Plant CARE等软件,对启动子中的作用元件进行生物信息学分析。克隆得到长6 307 bp的刺五加SE DNA和启动子序列,包含8段外显子、7段内含子及两端的非翻译区,编码554个氨基酸;上游启动子序列长1 907 bp,含36个TATA-box,27个CAAT-box,此外还有茉莉酸甲酯调控元件、脱落酸调控元件以及光调控元件等多种顺势作用元件,表明SE基因表达受植物激素、光照以及温度等多种因素的调控。