1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)及其编码基因

萜类物质是广泛分布于生物界的一类天然产物,也是重要生命物质。萜类物质通过甲羟戊酸(MVA)途径和2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(MEP)途径合成,古细菌、真菌和动物及人的萜类物质主要通过MVA途径合成,而多数真细菌(即通常而言的细菌)则利用MEP途径。植物同时拥有两种途径但分别定位于细胞质和质体。1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)是MEP途径的第一个酶,也是该途径的关键调控位点。现从DXS在MEP途径中的作用、DXS结构、亚细胞定位和酶活性、编码基因及突变体等方面对DXS进行全面阐述。拟南芥DXS基因插入突变体cla1-1发生白化,DXS基因表达与类胡萝卜素等萜类物质积累密切相关,在转基因生物体中过度表达DXS可促进萜类物质合成。植物DXS具有典型的质体转运肽序列,决定了DXS的质体定位。完备的DXS活性分析体系为DXS抑制剂开发筛选等研究奠定良好基础。DXS由一至多个基因编码,随生物种类而异,根据同源性,植物DXS基因可分成两类。DXS基因家族不同成员具有不同的表达模式,但通常有一个成员在多种组织中广泛表达。     

茶树1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因CsDXS1的克隆与表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,DXS)是MEP萜类合成途径的第一个关键酶,在植物萜类物质的生物合成过程中发挥重要的作用。以福鼎大白茶为实验材料,在课题组前期转录组数据的基础上,运用RT-PCR技术克隆了茶树Cs DXS1基因的完整开放阅读框(ORF)。该ORF长度为2 154 bp,编码717个氨基酸。生物信息学分析结果表明,茶树Cs DXS1蛋白与其他植物的同源蛋白相似性高达85%-90%,属于DXS基因家族的I类基因,该蛋白是不稳定的亲水蛋白,不存在信号肽和跨膜结构域,有15个可信度高的磷酸化位点,具有典型的转酮醇酶亚家族功能域。利用实时荧光定量PCR对Cs DXS1基因在茶树不同组织和不同激素处理下的表达谱进行检测,结果显示:不同组织中,Cs DXS1基因的表达水平在第三叶中最高,嫩叶中的表达量显著高于茎和老叶,表达水平从高到低依次为第三叶第四叶第二叶第一叶嫩茎老茎老叶。在不同激素处理中,Cs DXS1的表达量受到不同程度的诱导,且表达量峰值的出现时间存在差异。Cs DXS1在IAA和ABA激素处理下的表达量峰值最高(4 h),均为对照的1.5倍,在Me JA处理下表达量峰值最低(24 h),仅为对照的1.1倍。     

冬凌草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因克隆与表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,DXS)是植物萜类代谢通路中2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径的第一个关键酶,在植物萜类物质的生物合成中发挥重要的作用.为了研究该基因在冬凌草二萜类成分合成中的作用,该研究在冬凌草转录组测序结果的基础上设计一对特异性引物,采用RT-PCR方法得到冬凌草IrDXS基因cDNA全长序列,并对其蛋白进行理化性质分析、信号肽预测、亚细胞定位预测、蛋白质二级结构、三级结构预测分析及跨膜域分析等生物信息学分析,同时利用实时荧光定量PCR的方法检测IrDXS基因在冬凌草不同部位中的表达情况.结果表明:从冬凌草叶片中分离得到了一条编码DXS的全长基因,通过生物信息学软件分析发现,该基因编码全长2169 bp,编码722个氨基酸,分子量为77.7 kD.多序列比对发现该基因编码的蛋白和其他植物中已知的DXS蛋白序列具有较高的同源性,N端均包含了一段质体转运肽序列,并均具有一个保守的焦磷酸硫胺素结构域和与吡啶结合相关的DRAG结构域.序列进化树分析显示,IrDXS基因属于植物DXS2家族.DXS基因在冬凌草根中表达量最高、愈伤组织中最低.该研究首次获得了IrDXS基因的全长cDNA序列,并揭示了其在不同组织中的表达差异,为后续的深入研究IrDXS基因在冬凌草二萜类成分合成途径中的功能奠定了基础.     

滇牡丹1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)基因的克隆及功能分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS),作为MEP途径的第一个关键酶,在植物萜类合成中起着重要作用。为了克隆得到滇牡丹DXS基因,我们根据滇牡丹根皮转录组数据分析结果,首先获得滇牡丹DXS基因片段。之后根据获得的该片段设计特异引物,再利用RACE和RT-PCR技术从滇牡丹根皮中获得完整的DXS基因(Pd DXS)。Pd DXS基因全长为3 137 bp,全长基因中含有一个长度为2 151 bp的开放阅读框(ORF),该开放阅读框编码了717个氨基酸,根据开放阅读框序列推导所得蛋白序列绘制分子进化树,分子进化树将该基因推断所得蛋白与葡萄DXS蛋白聚为一类,因此,两者的DXS蛋白有较高相似性。经过氨基酸序列比对后,推断滇牡丹DXS具有叶绿体转运肽,二磷酸硫胺结合位点以及转酮醇酶结构域。半定量RT-PCR结果显示Pd DXS在根、茎、叶、花芽及花瓣中均有表达。本研究为确定滇牡丹中DXS的基因功能以及揭示滇牡丹中萜类化合物的生物合成提供了理论基础。     

植物萜类合成关键基因DXS研究进展

萜类物质是自然界中广泛存在的一类天然化合物,对植物、动物和人类都有重要价值。1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)对萜类物质合成调控起关键作用,是2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(MEP)途径的第一个酶,也是该途径的一个限速酶,亚细胞定位于类囊体中,具有质体转运肽序列和3个功能结构域:TPP结合结构域、转酮醇酶结构域和嘧啶结合结构域,可用高效液相色谱法测定其活性。目前已从178种植物中克隆分离到DXS基因,按蛋白同源性可分为3类:DXS1、DXS2和DXS3。DXS基因表达具有组织特异性、昼夜节律性,与花朵、果实发育程度和品种有关。转外源或内源DXS基因的植株过表达或抑制表达都会引起植物光合色素(如叶绿素和类胡萝卜素)、内源激素(如脱落酸和赤霉素)和单萜等萜类物质含量的改变。重点综述了DXS蛋白的特性、基因的类型、基因表达、调控和遗传转化方面的研究进展,以期为植物育种和代谢调节提供理论和实践参考。     

维药新塔花(Ziziphora bungena)zbHDS基因克隆及组织表达分析

对维药新塔花(Ziziphora bungena)萜类化合物生物合成途径中,关键酶1-羟基-2甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸合成酶HDS基因克隆,进行组织表达特异性分析,为研究新塔花萜类化合物生物合成途径与基因调控提供基础。结合新塔花转录组数据库,根据编码区序列设计引物,通过RT-PCR方法对Z. bungena基因HDS (zbHDS)的编码区cDNA进行克隆,对其进行相关生物信息学分析,通过Real-Time进一步分析其组织表达特异性。RT-PCR扩增了一个长2 465 bp的zbHDS (登录号:MG065856)基因片段,含一个2 229 bp的开放阅读框,编码742个氨基酸。进化树分析结果显示,与丹参(Salvia miltiorrhiza)具有较近的亲缘关系。Real-Time PCR结果显示zbHDS基因在各器官中均有表达,在茎和叶中表达量较高,根和花中表达量相对较低。本研究首次从新塔花中克隆HDS基因并获得其编码区序列,zbHDS基因具有组织表达特异性,为进一步研究新塔花中萜类化合物生物合成途径提供数据支持。     

病毒诱导基因沉默鉴定穿心莲内酯生物合成关键酶ApCPS功能

该研究采用病毒诱导基因沉默技术(VIGS),以生长到第8片真叶期的穿心莲植株为实验材料,沉默参与穿心莲内酯生物合成的ent-柯巴基焦磷酸合酶基因(ApCPS),用半定量和荧光定量PCR检测病毒诱导沉默后ApCPS及其上游基因的表达,用HPLC法检测ApCPS沉默后穿心莲内酯的积累变化,同时检测茉莉酸甲酯(MeJA)处理后ApCPS及上游基因的表达,以全面分析穿心莲内酯代谢以及ApCPS在穿心莲内酯生物合成中的作用机制,验证其在植物体内的功能。结果显示:(1)ApCPS基因被成功沉默,基因表达显著下调,进而引起上游牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(GGPS)的表达下调,而3-羟-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR)和1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶基因(DXS)的表达未受影响。(2)ApCPS基因沉默15d后穿心莲内酯积累量显著下降,表明ApCPS是穿心莲内酯生物合成关键酶基因,且能够负反馈影响上游基因表达。(3)茉莉酸甲酯(MeJA)显著诱导ApCPS及上游基因HMGR、DXS和GGPS的表达,表明穿心莲内酯生物合成基因受到MeJA的广泛调控。该研究首次使用VIGS证明ApCPS参与到穿心莲内酯生物合成,为利用该技术鉴定穿心莲内酯生物合成途径中其他基因功能奠定了基础。     

不同花期‘西伯利亚’百合花瓣单萜合成途径转录组分析（英文）

以‘西伯利亚’百合(Lilium‘Siberia’)花蕾期、半开期、盛开期、衰败期的花瓣为材料,利用RNA-seq技术对其转录组进行高通量测序,分析单萜合成途径中差异表达的基因并阐明其分子机制。结果显示,‘西伯利亚’百合通过转录组测序分析共得到56.28 Gb clean base,223.40 Mb clean reads和124 233个unigene,其中35 749个基因得到注释。萜骨架合成途径中的基因表达水平在不同花期表现出显著差异。其中,甲基赤藓糖醇磷酸(MEP)中的1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)、1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(DXR)、4-羟基-3-甲丁-2-烯基二磷酸合成酶(HDS)、4-羟基-3-甲丁-2烯基二磷酸还原酶(HDR)、牻牛儿基二磷酸合成酶(GPS)基因的表达水平随花期变化呈先升高后降低的趋势。罗勒烯合成酶(OCS)基因表现出相似变化规律,在盛开期表达量最高。甲羟戊酸(MVA)途径中的3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR)的基因表达同样出现先升高后降低的趋势。单萜合成下游的分支途径中,茄尼基二磷酸合成酶(SDS)、牻牛儿基牻牛儿基二磷酸合成酶(GGDR)基因的表达则出现相反的趋势,在盛开期的表达量最低。研究结果表明MEP途径中的关键基因可随花期变化规律性的表达,以调控单萜的生物合成,在盛开期有较高释放量,且盛开期MVA途径的活化以及泛醌和萜醌代谢支路基因的低表达也促进了单萜的生物合成。     

香鳞毛蕨 1 脱氧 D 木酮糖 5 磷酸合酶基因的克隆及表达分析

1 脱氧 D 木酮糖 5 磷酸合酶(DXS)是甲基 D 赤藓醇 4 磷酸(MEP)途径中控制影响植物萜类化合物合成的第一个限速酶。该研究对香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)DfDXS基因进行序列特征及生物信息学分析,并通过qRT PCR技术分析其在外源激素、干旱、盐胁迫、高温及低温处理下的表达模式,旨在探究DfDXS基因在香鳞毛蕨萜类生物合成及抗逆机制中的作用,为进一步解析香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定基础。结果显示：(1) DfDXS1基因全长2 139 bp,编码712个氨基酸,而DfDXS2全长2 160 bp,编码719个氨基酸;结构域分析显示,其具有典型的转酮醇酶保守域,包含焦磷酸硫胺素结合位点和转酮醇酶结构域;DfDXS氨基酸序列与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)和银杏(Ginkgo biloba)的DXS等关系较近。(2)水杨酸(SA)处理下,DfDXS基因的相对表达量先升高后降低;脱落酸(ABA)抑制DfDXS的表达;DfDXS1/2在茉莉酸甲酯(MeJA)处理下相对表达水平均显著高于对照;乙烯利(Eth)抑制DfDXS的表达,但DfDXS1处理3 h时表达水平显著高于对照。(3)聚乙二醇(PEG)、高温和低温均诱导DfDXS1上调表达。研究推测,香鳞毛蕨DXS基因在萜类物质合成与逆境胁迫机制中发挥着重要的作用。     

东方百合‘演员’DXS基因的克隆与表达分析

以东方百合‘演员’花瓣为试验材料,采用RACE技术,克隆得到百合1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶基因DXS的cDNA全长,命名为LeDXS(GenBank登录号为MF576067)。序列分析表明,LeDXS基因cDNA序列全长2 471bp,其中开放阅读框包含2 142bp,编码713个氨基酸,相对分子量大小约为76.3kD,等电点为6.65,化学式为C_(3370)H_(5374)N_(942)O_(1016)S_(32)。系统进化分析结果显示,LeDXS与猕猴桃和万寿菊DXS聚为一类,属于Ⅰ型DXS,是功能较保守的一类。实时荧光定量PCR结果分析表明,LeDXS基因在不同品种百合花瓣中均有表达,且浓香型百合DXS基因表达量比淡香型和无香型百合高。该研究结果为百合DXS生物学功能研究奠定了基础,同时也为百合花香育种提供了理论依据。     

茶树脯氨酸转运蛋白基因鉴定及表达分析

脯氨酸转运蛋白在植物体内脯氨酸的分配及响应多种非生物逆境胁迫过程中发挥着重要作用。为明确茶树体内脯氨酸转运蛋白家族情况,该研究从全基因组水平鉴定获得茶树脯氨酸转运蛋白家族成员,进行了系统进化关系、蛋白结构、基因表达特异性等分析。结果表明:(1)茶树中有6个脯氨酸转运蛋白基因,长度为1 326～1 725 bp之间,编码氨基酸数目在441～574 aa之间,蛋白质分子质量在48.5～63.0 kD之间,等电点为8.51～9.41,大部分为碱性蛋白,其结构中含有大量的α-螺旋和自由卷曲,少量的延长链和β-转角结构。(2)亚细胞定位分析结果显示,茶树CsProT1、CsProT2、CsProT4、CsProT5和CsProT6蛋白定位于细胞膜,CsProT3蛋白则定位于高尔基体。(3)CsProTs蛋白中含9～11个典型的跨膜结构域,其三级结构与保守基序特征均与拟南芥高度相似,具有高度的保守性,不同成员间氨基酸序列相似性达40.14%。(4)基因表达特异性分析显示,CsProT1,CsProT2和CsProT3基因在各个组织部位的表达量均较高,CsProT4、CsProT5和CsProT6表达量均较低,且CsProT1基因的表达量最高;除CsProT5基因外,CsProTs蛋白家族的基因均受到NaCl、干旱及冷胁迫的诱导表达。(5)蛋白相互作用分析结果显示,CsProTs蛋白可与脯氨酸氧化酶ERD5,脯氨酸生物合成限速酶P5CS1、P5CS2和δ-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶ALDH12A1等脯氨酸合成,转运及降解有关的蛋白相互作用,共同调控茶树体内脯氨酸的含量。研究认为,茶树6个CsProTs蛋白可共同参与茶树体内脯氨酸的转运平衡及对多种非生物逆境胁迫响应的过程。     

遮阴对柠檬香茅中萜类化合物及其合成酶基因影响研究

为获取柠檬香茅(Cymbopogon citratus)中萜类化合物及其合成酶基因信息,以正常生长及遮阴下的柠檬香茅嫩叶为材料,进行代谢组学和转录组学结合q RT-PCR验证分析。代谢组分析结果表明,柠檬香茅所含萜类共23种,包括单萜4种、倍半萜4种、二萜8种、三萜3种和四萜4种。在遮阴下,柠檬香茅的二萜类银杏内酯C和四萜类虾青素相对含量更高。转录组测序结果表明,单萜生物合成涉及4类合成酶的24个基因,二萜生物合成涉及11类合成酶的49个基因,倍半萜和三萜生物合成涉及12类合成酶的58个基因,其中6类合成酶的8个基因在遮阴下的相对表达量显著提高,而前萘二烯加氧酶(c64786.0)基因正好相反。q RT-PCR分析表明,遮阴下4个FPKM值差异明显的萜类合成酶基因表达的变化趋势与转录组测序结果一致,但不同合成酶基因的差异表达量存在差异。因此,柠檬香茅所含4类共23种萜类化合物由27类合成酶共131个基因编码而来,不同光照强度影响9个合成酶基因的表达和2种萜类化合物含量。     

滇龙胆1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸合酶基因的克隆与表达分析

旨在克隆滇龙胆1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸合酶基因GrDXS,并进行表达分析。以滇龙胆转录组为基础,采用RTPCR技术从滇龙胆幼叶克隆GrDXS基因,并进行原核表达和组织特异性表达分析。滇龙胆GrDXS基因(登录号:KJ624995)全长2145bp,编码714个氨基酸;GrDXS蛋白相对分子质量76.75kD,pI为6.93;属于DXS家族成员,可能定位于叶绿体;主要由α-螺旋和无规则卷曲构成;具有DXS蛋白的4类保守结构域:焦磷酸硫胺素结合折叠域(IPR029061,69-425、366-555、87-268、315-407、407-558)、类转酮酶嘧啶结合结构域(IPR005475,394-559、394-555)、转酮酶C端/丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶结构域II(IPR009014,568-704,572-704)、转酮酶C端结构域(IPR005476,573-696)和1个转酮酶结合位点(IPR020826,500-516);与长春花CrDXS蛋白亲缘关系最近;GrDXS基因在大肠杆菌中表达的重组蛋白相对分子质量约为100kD,与预期蛋白大小一致;GrDXS基因主要在叶中表达。     

小麦MTP基因家族分析及其在胁迫下的作用

金属耐性蛋白(metal tolerance protein,MTP)通过结合流入或流出胞质溶胶中的金属来维持植物体内的金属稳态。该研究通过多种生物信息学方法鉴定并分析小麦基因组TaMTP基因,并用qRT-PCR技术分析TaMTP基因在多种重金属胁迫下的表达情况,为深入研究该家族基因对小麦生长发育的调控机理及其抗逆性提供理论依据。结果表明:(1)TaMTPs均具有阳离子外排家族结构域,大多数成员具有锌转运蛋白二聚结构域;系统发育和聚类分析显示,TaMTP蛋白主要分为G1、G5、G6、G7、G8、G9和G12七组;基因结构和基序分析表明,TaMTP基因多具有相对保守的外显子-内含子排列和保守基序。(2)由RNA-Seq数据的基因表达谱分析发现,不同TaMTP基因都有其独特的表达机制,其中TaMTP1-1Bb和TaMTP1-1D在非生物胁迫下表达水平较高,TaMTP1-1A、TaMTP1-1Bb、TaMTP1-1D、TaMTP11-3Ab、TaMTP11-3B和TaMTP11-3D在生物胁迫下有较高的表达量。(3)qRT-PCR分析表明,当小麦遭受锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)、镉(Cd)、锰(Mn)和铁(Fe)重金属胁迫时,TaMTP1-1A、TaMTP8-4A、TaMTP8-4D、TaMTP11-3Aa和TaMTP11-3B共5个TaMTP基因的表达水平增加,表明每种金属离子均可诱导这些TaMTP基因在根和叶的表达,但TaMTP1-1A和TaMTP8-4A在Fe~(3+)与Cu~(2+)胁迫下的表达情况完全相反,且在Fe~(3+)胁迫下小麦叶和根组织中2个基因的表达量均很低,推测TaMTPs可能参与相应的微量元素的耐受或转运,但不同TaMTP对不同金属的转运功能存在差异。     

青藏高原不同海拔藏药独一味转录组分析

为了研究独一味(Phlomoides rotata)在不同海拔生境下基因表达差异及响应机制,本研究基于NR、 GO和KEGG等数据库进行差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)的注释,以及功能富集分析,获得独一味的DEGs,以及关联的代谢通路,并对注释获得的药用基因进行系统发育分析。结果显示,不同海拔独一味的DEGs,主要富集到植物激素信号转导、氨基酸的生物合成、萜类等次生代谢生物合成途径。其中,有4个基因在低温胁迫响应中起关键作用;鉴定出3个P5βR基因,其中2个基因编码环烯醚萜合成途径中的关键酶。系统发育结果显示,P5βR基因亚家族聚为两个分支(P5βR clusterⅠ和P5βR clusterⅡ)。本研究在转录组水平上发现独一味主要通过多种代谢途径,以及关键基因的调控表达来适应青藏高原高海拔生境。本研究为独一味不同海拔适应机制及独一味耐寒育种提供了数据支撑,为P5βR基因亚家族和环烯醚萜类生物合成的研究奠定基础。     

睡莲品种保罗蓝花器官不同部位的转录组测序分析

为探究热带睡莲花器官不同部位的花香代谢通路及参与萜类香气物质生物合成的差异表达基因,本研究借助转录组测序技术,以热带睡莲品种保罗蓝为研究对象,对其花器官的花瓣（PE,petal）、雄蕊（ST,stamen）和雌蕊（PI,pistil） 3个部位进行转录组测序分析。差异表达基因分析结果显示,花瓣相对于雌蕊（PE-vs-PI）、雄蕊相对于雌蕊（ST-vs-PI）和雄蕊相对于花瓣（ST-vs-PE）的差异表达基因数目分别为7853个、7501个和2526个。GO分类和富集分析显示,3个比较组的差异表达基因主要参与了生物调节、细胞过程、代谢过程和刺激应答的生物学过程;KEGG分类和富集分析显示,PE-vs-PI的差异表达基因显著富集的KEGG通路最多,其次为ST-vs-PI,ST-vs-PE最少。从3个比较组共有的794个差异表达基因中筛选出98个参与萜类物质代谢差异表达基因,富集于4条萜类物质合成通路,且PE-vs-PI和ST-vs-PI的差异表达基因数目均高于ST-vs-PE。已知的金合欢醛和二萜贝壳杉烯合成关键基因HMGR和DXS在花瓣和雄蕊的表达量均高于雌蕊。从98个差异表达基因中随机...     

温郁金萜类合酶基因CwTPS4的克隆和表达特征

温郁金是著名的"浙八味"之一,药用价值高、应用广泛,萜类化合物是其主要的药用成分.萜类合酶是植物萜类化合物生物合成途径中的关键酶.依据温郁金根茎的转录组数据,采用反转录PCR获得了1个萜类合酶基因CwTPS4(GenBank登录号:MW774935),其开放阅读框长1515 bp,编码504个氨基酸,含有萜类合酶特有的结构域和保守序列RXR、DDXXD等;生物信息学分析表明CwTPS4编码的蛋白定位在细胞质中、无跨膜区域,为水溶性的稳定蛋白,属于萜类合酶的TPS-a亚家族成员.实时荧光定量分析表明,CwTPS4基因主要在生长旺盛的叶片中表达,其次在根茎膨大初期的根茎中表达量较高,而在成熟或衰老的组织中表达量较低.本研究从温郁金中克隆得到1个新的萜类合酶基因CwTPS4,经生物信息学分析表明CwTPS4可能参与了温郁金中倍半萜类化合物的合成,为下一步研究其在温郁金萜类物质合成中的功能奠定了一定的基础.     

UV-B辐射对神农香菊萜类物质合成 及其相关基因表达的影响

该研究以神农香菊为材料,用强度为400μw·cm~(-2)的紫外光UV-B对其进行辐射处理,辐射时间分别为0、0.5、1、2、4 h,探讨了UV-B辐射对神农香菊萜类物质合成及其相关基因表达的影响。结果表明:(1)较短时间的UV-B辐射对神农香菊萜类物质合成相关基因表达量有明显的促进作用。与对照相比,0.5、1、2、4 h处理对相关基因表达量均有不同程度的提高;在2 h处理下HMGR、DXR、TPS、GPS基因的相对表达量达到最大值,在4 h处理下FPS和DXS的相对表达量达到最大值,其中FPS基因表达量变化最显著,为对照的69倍。(2) MVA途径中,去氢白菖烯、杜松萜烯的含量与FPS基因表达量4 h内持续上升的变化趋势保持一致,1-石竹烯与HMGR的变化趋势保持一致,表现为先升高后降低。(3) MEP合成途径中,α-侧柏酮、崖柏酮、β-侧柏酮的含量呈现与DXR、GPS、TPS基因表达量相同的变化趋势,桉树脑在UV-B辐射4 h内持续上升,与DXS基因的变化一致。由此可以推断,UV-B辐射通过影响各自途径中一些关键基因的表达量,进而影响了神农香菊萜类物质的合成量。     

不同花期‘西伯利亚’百合花瓣单萜合成途径转录组分析

以‘西伯利亚’百合（Lilium ‘Siberia’）花蕾期、半开期、盛开期、衰败期的花瓣为材料,利用RNA-seq技术对其转录组进行高通量测序,分析单萜合成途径中差异表达的基因并阐明其分子机制。结果显示,‘西伯利亚’百合通过转录组测序分析共得到56.28 Gb clean base,223.40 Mb clean reads和124 233个unigene,其中35 749个基因得到注释。萜骨架合成途径中的基因表达水平在不同花期表现出显著差异。其中,甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）中的1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶（DXS）、1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶（DXR）、4-羟基-3-甲丁-2-烯基二磷酸合成酶（HDS）、4-羟基-3-甲丁-2烯基二磷酸还原酶（HDR）、牻牛儿基二磷酸合成酶（GPS）基因的表达水平随花期变化呈先升高后降低的趋势。罗勒烯合成酶（OCS）基因表现出相似变化规律,在盛开期表达量最高。甲羟戊酸（MVA）途径中的3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMGR）的基因表达同样出现先升高后降低的趋势。单萜合成下游的分支途径中,茄尼基二磷酸合成酶（SDS）、牻牛儿基牻牛儿基二磷酸合成酶（GGDR）基因的表达则出现相反的趋势,在盛开期的表达量最低。研究结果表明MEP途径中的关键基因可随花期变化规律性的表达,以调控单萜的生物合成,在盛开期有较高释放量,且盛开期MVA途径的活化以及泛醌和萜醌代谢支路基因的低表达也促进了单萜的生物合成。     

金针菇戊糖磷酸途径的关键基因表达分析

生物细胞主要依靠戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway, PPP)产生还原力,该途径也是细胞内各种单糖分子相互转变和不同结构糖分子合成的重要方式。PPP途径能够在生物的不同生长发育或代谢活动中发挥重要的作用。本研究基于金针菇单核体菌株W23基因组数据,使用KEGG数据库注释了与金针菇PPP途径相关的22个基因。进一步结合生物信息学分析手段,研究了两个限速酶:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase, G6PDH)与6-磷酸葡糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)基因结构,并利用金针菇不同发育时期的不同组织转录组数据,分析了这两个限速酶编码基因的表达模式。结果表明,两个基因编码蛋白均具有行使其功能的保守结构域,定位在细胞质中,包含多个磷酸化位点。G6PDH系统发育分析表明该基因较为保守,进化与物种分类地位相一致。基因g6pdh与6pgdh的表达量呈高度正相关(相关系数为0.99),两个基因在菌丝阶段的表达量均高于子实体阶段,并且在菌盖中表达量高于菌柄,显示了PPP途径在金针菇不同发育阶段的活跃程度。本研究能够为金针菇生长和发育过程研究提供理论参考。