异源表达CiRS基因拟南芥的黄酮代谢及抑菌能力研究

白藜芦醇合成酶(resveratrol synthase,RS)是查耳酮合酶基因家族的一个重要酶,在植物体内催化白藜芦醇的生成。白藜芦醇是植物产生的一种非黄酮多酚类代谢产物,是植物在受到生物和非生物胁迫时产生的植物抗毒素,已证实具有多种生理活性。从转录组数据库中筛选获得注释为CHS基因的CDS序列,以中间锦鸡儿cDNA为模板,克隆得到基因全长。序列分析、系统进化分析和转该基因拟南芥研究结果表明,该基因为RS基因,因此将其命名为CiRS(GenBank登录号MF678590)。qRT-PCR检测分析发现,中间锦鸡儿CiRS基因的表达受到干旱、NaCl、紫外线等胁迫诱导。异源表达CiRS基因抑制了拟南芥自身At CHS基因的表达。同时转CiRS基因拟南芥的抑菌活性强于野生型。这些结果均证实了中间锦鸡儿CiRS基因在转基因拟南芥中发挥了相应的功能。     

转CiCHS基因拟南芥的黄酮代谢及抗氧化能力分析

该研究克隆了中间锦鸡儿的查尔酮合成酶基因(CiCHS)并转入野生型拟南芥和tt4突变体,用qRT-PCR检测了转基因拟南芥中内源AtCHS基因的表达量,用分光光度法分析了转基因拟南芥的总黄酮、丙二醛含量及DPPH自由基清除能力,用HPLC法检测了转基因拟南芥的柚皮苷含量。结果显示:(1)转基因拟南芥中,内源AtCHS基因的表达量约为野生型的十分之一,总黄酮含量明显高于野生型;HPLC测得转基因株系中柚皮苷含量高于野生型;紫外照射处理前后转基因拟南芥中丙二醛积累量明显少于野生型。(2)转基因株系提取物对DPPH自由基清除能力显著高于野生型。(3)CiCHS基因互补拟南芥tt4突变体,转基因株系的种皮呈现浅棕色。研究表明,中间锦鸡儿CiCHS基因异源表达后生成了柚皮苷,使转基因植物的抗氧化性增强,部分恢复了tt4突变体的种皮颜色。     

异源表达CiRS基因通过生成白藜芦醇增强拟南芥的抗氧化能力

白藜芦醇是一种具有多种医疗保健作用的植物芪类次生代谢产物,在农业、医药、食品和化妆品等领域受到广泛的关注。白藜芦醇合酶是白藜芦醇生物合成中唯一必需的关键酶,决定植物体内白藜芦醇的合成。将中间锦鸡儿中克隆到的CiRS基因(Gen Bank登录号MF678590)转入野生型拟南芥,实验结果显示:野生型的总黄酮含量明显高于转基因株系。HPLC测得转基因拟南芥中有白藜芦醇的生成,并且含量最高达335μg/g FW。紫外照射处理后转基因植物中丙二醛的积累量明显少于野生型。转基因植物提取物DPPH自由基清除能力均高于野生型。这些结果表明,中间锦鸡儿CiRS基因异源表达后利用与黄酮类物质的共同底物合成了白藜芦醇,使得转基因植物的抗氧化性增强。