基于三角梅的病毒诱导基因沉默体系的建立与优化

三角梅是紫茉莉科灌木,具有较高的观赏价值,是研究花色叶色调控的理想材料。建立快速高效的基因验证体系,是三角梅基因功能研究的关键。以三角梅‘金心双色’品种为材料,选用八氢番茄红素脱氢酶基因（PDS）为指示基因,探索不同接种部位和基因片段长度对烟草脆裂病毒（TRV）诱导三角梅叶片内源PDS mRNA沉默效果的影响,建立适用于三角梅的病毒诱导基因沉默体系（VIGS）。结果表明,摩擦注射嫩叶法相比顶端嫩茎沉默效果更明显;基因沉默片段长度在336 bp和457 bp均可诱导PDS基因沉默,后者效果更加明显。初步构建了三角梅VIGS体系,为后续基因功能研究提供了技术参考。     

金鱼草AmPDS基因克隆及调节类胡萝卜素合成功能分析

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)是类胡萝卜素进行生物合成途径中的关键酶。为了深入探究金鱼草PDS基因的功能,该研究以‘马里兰’金鱼草(Antirrhinum majus‘Maryland True Pink’)为材料,对其PDS基因(AmPDS)全长序列及蛋白结构进行分析,并克隆了AmPDS基因片段;采用qRT-PCR技术检测AmPDS基因在不同时期及部位的相对表达水平,利用VIGS技术验证AmPDS基因功能,用紫外分光法测定叶片中各类色素含量。结果显示:(1)成功克隆AmPDS基因片段(500 bp);AmPDS基因cDNA全长1743 bp,编码580个氨基酸;其蛋白分子量为64.75 kD,理论等电点6.66;同源比对分析显示AmPDS基因与芝麻(Sesamum indicum)的序列相似性最高。(2)qRT-PCR分析表明,AmPDS基因在全株均有表达,且在全盛期花朵的上瓣和叶片中表达量最高。(3)构建pTRV2-AmPDS载体,建立了金鱼草的VIGS沉默体系,AmPDS基因沉默效率约为53%,与阴性对照相比叶片中各类色素含量均显著降低。研究认为,AmPDS基因是金鱼草类胡萝卜素生物合成途径中的关键基因,可作为金鱼草VIGS沉默体系的指示基因,为后续研究金鱼草其他基因功能奠定基础。     

观赏向日葵八氢番茄红素脱氢酶基因PDS的cDNA克隆与表达特性分析

采用RT-PCR和RACE技术从观赏向目葵‘闽葵3号’黄色花瓣中克隆到类胡萝卜素合成途径关键基因HaPDS的cDNA,该cDNA全长2017bp,具有一个1710bp的完整开放阅读框（ORF）,编码一个570个氨基酸的蛋白质。序列分析表明,HaPDS编码的氨基酸序列与其他植物的PDs蛋白具有很高的同源性,在N-端有一个辅助因子结合结构域,C-端有一个类胡萝卜素结合域。系统进化树分析显示,观赏向日葵HaPDS与万寿菊、菊花蛋白亲缘关系较近。实时荧光定量RT-PCR技术分析表明,胁肋路因在花发育的盛花期表达量最高;不同组织中的表达量舌状花瓣〉苞片〉叶片〉绿色管状花〉黑色管状花：随着基因表达量的增加,花色由白色到黄色、金黄色转变。     

番茄果实成熟过程中番茄红素含量及合成相关基因表达的分析

以2个高代自交系粉果番茄MLK1和红果番茄FL1为材料,利用实时荧光定量PCR技术及色差仪法,对果实成熟过程中4个时期的番茄红素含量分析及八氢番茄红素合成酶(Psy1和Psy2)和番茄红素环化酶(Lcy)基因的表达进行研究。结果表明,在番茄果实成熟的过程中,番茄红素的含量也逐渐增高,在完熟期达到最高,且红果中的含量高于粉果中的。在2个番茄品种果实不同部位中,Psy1、Psy2和Lcy基因在果实逐渐成熟的过程中转录水平均逐渐增加,在完熟期表达量最高,且红果FL1中的表达量高于粉果MLK1表达量,果实中Psy基因的表达量高于Lcy基因的表达量。     

八氢番茄红素合成酶(PSY)的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因(PSY)及氨基酸序列分析,并构建三维结构。方法:运用生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、跨膜结构域、糖基化位点,磷酸化位点,二级结构,功能结构域和三级结构进行预测分析。结果:PSY基因含1239bp的开放阅读框,编码氨基酸数为412,为碱性不稳定蛋白;八氢番茄红素合成酶富含Arg、Leu、Ala、Ser、Val等氨基酸,为亲水性蛋白质;PSY为非跨膜蛋白,不含信号肽,具有多个磷酸化位点,α螺旋和无规卷曲是其主要结构元件。结论:用同源建模的方法构建其三维结构,得到合理模型,为采用生物工程提高番茄红素产量提供理论依据。     

胡萝卜(Daucus carota L.)中主要胡萝卜素和番茄红素含量的QTL分析

以高胡萝卜素自交系P50006和HCM A.C.为亲本构建的F2群体为作图群体,对胡萝卜中α-胡萝卜素、α-胡萝卜素、总胡萝卜素和番茄红素含量进行QTL定位及遗传分析。结果表明,α、β-胡萝卜素、总胡萝卜素和番茄红素含量的广义遗传力分别为0.75、0.50、0.31和0.93。遗传图谱包含91个SRAP(Sequence-related amplified polymorphism)标记,分布于9个连锁群,总长度502.9cM,标记间平均距离5.5cM。除α-胡萝卜素含量外,α-胡萝卜素、总胡萝卜素和番茄红素含量分别检测到1个主效QTL,均为加性遗传效应,分别解释表型变异为12.79%、12.87%和14.61%。此外,α-胡萝卜素和番茄红素含量还分别检测到1对上位性QTL,最大遗传效应分别为显性×加性互作和显性×显性互作,分别解释表型变异为15.1%和6.5%。文章中与QTL连锁的分子标记可用于高胡萝卜素、番茄红素的种质筛选和聚合育种。     

大孔树脂对三孢布拉霉菌产番茄红素的吸附性能研究

为利用大孔吸附树脂分离纯化三孢布拉霉菌发酵液番茄红素,考察了4种大孔树脂(HP20, HP2MG, SP825, SP207)对番茄红素的吸附 解吸特性,筛选出最佳树脂。结果表明,HP20大孔树脂对番茄红素具有较好的吸附 解吸性能,且吸附迅速,能在1h内达到吸附平衡。用含55%和60%异丙醇的丙酮不连续梯度洗脱,回收率可达89.55%,重结晶后可获得纯度95%以上的番茄红素,经红外、质谱、核磁等鉴定为天然型番茄红素。该方法简单,可操作性强,极具工业应用价值。     

番茄红素对高同型半胱氨酸血症大鼠血管内皮舒缩功能和纤溶功能的影响

本文研究了补充番茄红素对高同型半胱氨酸血症大鼠血液Hcy的影响,及对血管内皮舒缩功能和纤溶功能的影响。SD大鼠30只,随机分为普通饮食组(C)、蛋氨酸饮食组(M)、蛋氨酸饮食+番茄红素组(ML)。ML组灌胃番茄红素(6.25 mg/kg),每天2 m L,其余组灌胃同等剂量生理盐水,共8周。末次实验后24 h,测试血浆Hcy、TXB2、6-Keto-PGF1α、t-PA和PAI。实验结果表明8周高蛋氨酸饮食可导致大鼠形成高同型半胱氨酸血症,血浆Hcy、TXB2和PAI显著升高(P0.01),6-Keto-PGF1α和t-PA显著降低(P0.01),血管舒缩和纤溶功能紊乱。但8周番茄红素补充可以显著降低血浆Hcy和TXB2,增加6-Keto-PGF1α含量,同时调节t-PA和PAI的活性,改善纤溶功能,预防动脉粥样硬化病的形成。     

添加氧载体及表面活性剂对番茄红素发酵的影响

通过添加氧载体（正十二烷、正己烷、过氧化氰）,有效改善发酵体系中的氧传递速率,从而促进了三孢布拉氏霉菌合成番茄红素的能力。实验结果表明,在第0d加入1．0％的正已烷、正十二烷时番茄红素的生成量分别提高了25．32％、72．84％,在第1d,添加50μL/100mL过氧化氢时番茄红素的生成量提高了40．35％,在加入正十二烷的同时,再加入表面活性剂Trilorl—x100,Tween20,Tween80,Span-20等,可使番茄红素的产量最多提高114．83％．     

大肠杆菌共表达LeGGPS2、LePSY1和crtI基因合成番茄红素

利用大肠杆菌研究番茄红素的合成,不仅可以获得副产物少的高产菌株,而且可以探讨基因或基因簇的功能。文中将番茄LeGGPS2和LePSY1的cDNA序列,及欧文氏菌crtI的编码序列分别添加上核糖体结合位点后,以单独或组合的方式受控于T7启动子和终止子,在大肠杆菌菌株BL21(DE3)中进行表达和诱导番茄红素合成。结果显示,仅T7::crtI-LeGGPS2-LePSY1三价基因共表达时才能合成番茄红素,且将种子液以1∶50接种于含3%蔗糖的LB培养基(pH 6.8)中,于37℃摇8 h左右的对数生长后期加IPTG至80μmol/L,30℃诱导表达5 h的发酵条件下,获得2.124 mg/g DCW的番茄红素。该结果既验证了原核化的番茄LeGGPS2和LePSY1基因及与crtI基因协同作用的功能,又为在番茄质体中建立独立的番茄红素合成途径奠定了基础。