滇牡丹环阿屯醇合成酶基因的克隆及表达分析

为研究环阿屯醇合成酶(cycloartenol synthase)基因在滇牡丹生物合成中的作用机制,该文采用RTPCR技术首次从滇牡丹(Paeonia delavayi)中克隆得到一个具完整开放阅读框的环阿屯醇合成酶基因(PdCAS),该基因全长2 274 bp,共编码757个氨基酸,PdCAS蛋白序列与桃(Prunus persica)、日本裸樱(Prunus yedoensis var. nudiflora)、葡萄(Vitis vinifera)蛋白序列相似性在86%以上。序列比对分析显示PdCAS具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和三萜合成酶的标志性序列DGSWYGSWGVCFTYG。滇牡丹PdCAS蛋白与蔷薇科植物苹果(Malus domestica XP 008391430.1)、白梨(Pyrus bretschneideri XP 009370034.1)、月季(Rosa chinensis XP 024193310.1)、日本裸樱(Prunus yedoensis var. nudiflora PQQ11009.1)、桃(Prunus persica XP007225240.1)的CAS蛋白聚为一类。PdCAS基因在滇牡丹各组织中均有表达,但是在花瓣中表达量较高。该研究克隆的PdCAS基因与滇牡丹甾醇类化合物的合成密切相关。     

牛樟芝非核糖体多肽合成酶基因(ＡcNRPS)的克隆与鉴定

胶霉毒素属于真菌天然次生代谢产物epipolythiodioxopiperazine (ETP)家族,具有免疫抑制剂、抗真菌等多种生物活性,是由非核糖体多肽合成酶(NRPSs)催化合成。从牛樟芝(Antrodia camphorata)基因组中挖掘出非核糖体多肽合成酶基因(AcNRPS,NCBI登录号为KX430967),克隆获取其全长cDNA,并对其进行生物信息学分析和表达谱分析。结果显示AcNRPS基因cDNA全长6 687 bp;与其DNA序列比对发现AcNRPS基因含有12 个内含子;其开放阅读框编码2 229 个氨基酸残基,BLAST比对发现其含有2 个A-C-T结构域,底物需2个氨基酸;系统发育树结果显示AcNRPS与其他合成产物为胶霉毒素的NRPS基因聚为一类,其可合成胶霉毒素类化合物;表达谱分析显示,以葡萄糖和土豆蛋白胨作为碳、氮源的培养基能够有效促进牛樟芝NRPS基因的表达。     

七彩红竹二氢黄酮醇4-还原酶基因IhDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是植物花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。依据七彩红竹转录组数据设计特异引物,采用ImPcR技术从七彩红竹中克隆获得了一个新的DFR基因cDNA全长,命名为IhDFR1（登录号为KF728205）。序列分析结果表明,IhDFR1基因cDNA全长945bp,编码314个氨基酸。生物信息学预测显示,该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,存在2个特异结合位点,属于非Asn／Asp型DFR酶,与禾本科植物中的DFR具有较高的相似性。对不同发育时期七彩红竹的IhDFR1基因进行时空表达的结果显示,只有在竹秆颜色呈现红紫色时,IhDFR1基因才有表达。以上结果初步显示IhDFR1蛋白可能作为一个重要的酶参与竹秆花色素苷的代谢调控,同时为进一步研究七彩红竹花色素苷产生的分子机理和综合开发利用奠定了基础。     

球孢白僵菌中聚酮合酶基因多样性分析

本研究利用基因挖掘技术从球孢白僵菌(Beauveria bassiana)基因组中获得聚酮合酶(PKS)基因,并对这些基因序列进行生物信息学分析预测其功能,同时检测这些基因在不同培养基培养条件下的表达情况。结果显示:球孢白僵菌中含有13个PKS(Bdass1~13)基因,结构域分析显示球孢白僵菌中有还原型PKS 8个,非还原型PKS 2个,杂合型NRPS/PKS 3个;聚类分析显示Bdass8参与卵孢白僵菌素生物合成,Bdass5可能参与洛伐他汀九酮体的生物合成、Bdass4可能参与伏马菌素的生物合成、Bdass11可能参与phenolthiocerol的生物合成;非还原型PKS中Bdass7和Bdass10可能参与分生孢子色素的合成,Bdass1、Bdass2、Bdass3、Bdass6、Bdass9、Bdass12、Bdass13分别与其他未知聚酮合酶形成独立的分支;不同的PKS基因在不同培养基培养条件下其表达情况差异非常显著,如Bdass8、Bdass10和Bdass11在5种培养基上均强烈表达,Bdass4、Bdass6在5种培养基上微弱表达,Bdass1、Bdass5、Bdass11、Bdass12、Bdass13仅在几种培养基上表达,Bdass2仅在INO培养上微弱表达,Bdass3、Bdass7在5种培养基上均不表达。该研究为球孢白僵菌中PKS基因的功能鉴定奠定基础。     

蒜头果FAD2基因的克隆与功能分析

FAD2是亚油酸合成的关键酶,是控制高油酸特性的重要基因。本研究采用RT-PCR技术在蒜头果中成功克隆得到一个FAD2基因,命名为MoFAD2,GenBank登录号为MK210593。其含有1 329 bp开放阅读框,编码442个氨基酸。序列比对分析显示MoFAD2拥有FAD2家族特有的3个保守的组氨酸中心位点,蒜头果FAD2与中粒咖啡(Coffea canephora) FAD2的蛋白序列同源性为80.00%。系统进化树分析显示MoFAD2与石榴(Punica granatum)、珙桐(Davidia involucrata)聚为一支。荧光定量PCR分析表明MoFAD2在果实和叶中均有表达,但在蒜头果果实膨大期的表达量最高。研究为将来更好地开发利用蒜头果油用价值和进一步开展FAD2在不饱和脂肪酸生物合成过程中的调控作用研究奠定基础。     

牛樟芝倍半萜合酶基因克隆及在不同培养基中的表达

牛樟芝(Antrodia camphorata)是一种珍稀食药用菌,能产生具有抗癌活性的倍半萜类化合物。对牛樟芝基因组进行分析,获得倍半萜合酶基因序列并设计特异引物,提取在Glu培养基(麦芽浸粉6 g/L,酵母提取物3 g/L,葡萄糖40 g/L)上生长的牛樟芝菌丝体的RNA,利用RT-PCR技术克隆得到倍半萜合酶基因AcTPS1。AcTPS1基因c DNA全长为969 bp,编码323个氨基酸,根据系统进化树可知AcTPS1氨基酸序列与其他9种真菌倍半萜合酶聚为一类。AcTPS1拥有典型倍半萜合酶的结构域(RRSRSATAEAYACFIW),之后检测AcTPS1在不同培养基上的菌丝中的表达结果显示不同碳源中,只有葡萄糖作为碳源时该基因表达,不同氮源中,以番茄浸粉和酪蛋白胨为氮源时该基因表达。说明AcTPS1是一类诱导型表达的基因。为利用发酵培养以及异源表达手段获得牛樟芝活性化合物提供参考。     

一个新型牛樟芝PR-PKS基因的克隆及表达分析

为了解牛樟芝中聚酮化合物的生物合成机理及聚酮合酶基因功能,从牛樟芝基因组挖掘并克隆得到一个部分还原型PKS(PR-PKS)基因(AcPKS3),并对其进行生物信息学分析及表达谱分析。结果显示,AcPKS3(GenBank登录号:MG988206)DNA全长8 286 bp,有22个内含子,其外显子共编码2 285个氨基酸;结构域依次为KS-AT-KR-ACP-SDR,各结构域的活性保守位点为β-酮基合成酶(DTACSS)、酰基转移酶(GHSAGETA)、酮基还原酶(YLLVGGIG)、酰基转移酶(YGLDSITSA)、短链醇脱氢酶与NAD(P)H结合的N端保守序列(ITGTTGSFG)及活性保守位点(YTESK);AcPKS3与6-甲基水杨酸合成酶的亲缘关系较近;不同碳源中葡萄糖,不同氮源中牛肉浸粉、酪蛋白胨、土豆蛋白胨可促进AcPKS3基因表达。本研究为牛樟芝聚酮合酶功能研究及牛樟芝基因资源利用提供参考。     

竹叶花椒ZaGGPPS基因克隆与表达分析

为了揭示竹叶花椒萜类代谢的分子机理及嫁接对其风味的影响,该文依据转录组数据设计特异性引物,采用RT-PCR方法从竹叶花椒(Zanthoxylum armatum)中克隆得到一个全新的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPPS)基因的全长cDNA序列,命名为ZaGGPPS,并利用NCBI、ProParam、SignalP 4.1 server、DNAMAN和MEGA 7.0软件对ZaGGPPS基因进行生物信息学分析,并比较其在嫁接树和实生树中的表达量。结果表明:ZaGGPPS包含完整的cDNA开放阅读框(OFR),由1 086 bp组成,编码361个氨基酸。其蛋白的相对分子量为39 079.14 Da,理论等电点pI为6.38。Blast比对结果显示该蛋白质属于GGPPS家族蛋白,含有2个GGPPS蛋白特有的天冬氨酸富集基序,分别是"DDXXXXD"和"DDXXD",以及5个特征性功能结构域。系统进化树结果显示竹叶花椒与芸香科植物甜橙(Citrus sinensis)、克里曼丁桔(C. clementina)、柚子(C. maxima)等亲缘关系较近。荧光定量PCR检测显示,ZaGGPPS基因在竹叶花椒中的表达量从高到低分别为实生树的叶、嫁接树的叶、实生树的茎、嫁接树的茎。牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶是竹叶花椒萜类化合物生物合成途径中的关键酶,通过嫁接可影响ZaGGPPS基因在叶和茎中的表达量。该文对竹叶花椒ZaGGPPS基因进行了克隆与分析,为后续深入研究竹叶花椒香气形成的分子机理及利用分子生物学手段选育优良品种提供理论依据。