甘草过表达HMGR、SQS1、β-AS基因再生植株的诱导

目的:诱导过表达3-羟基-3-甲基戊二酰CoA还原酶(HMGR)、鲨烯合成酶1(SQS1)和β-香树脂醇合成酶(β-AS)基因的甘草再生植株。方法:以植物双元表达载体pCAMBIA1305.1为载体骨架,HMGR、SQS1、β-AS基因为目的基因,利用基因重组试剂盒eFusion CloningKit分别构建含有3个外源基因的重组载体,并将其转入根癌农杆菌EHA105,采用根癌农杆菌介导法将目的基因转入甘草外植体。结果与结论:获得了过表达HMGR、SQS1和β-AS基因的甘草愈伤组织及试管苗,为进一步研究这3个功能基因过表达对甘草酸合成的影响奠定了基础。     

甘草根特异性过表达HMGR基因毛状根的诱导

目的:构建甘草根特异性过表达3-羟基-3-甲基戊二酰Co A还原酶(HMGR)基因毛状根培养体系。方法:利用根特异性过表达甘草HMGR基因的植物双元表达载体,通过发根农杆菌ACCC10060介导,转化甘草外植体并诱导毛状根的形成,利用PCR法及测序法对转基因毛状根进行验证。结果:诱导得到大量生长良好的甘草根特异性过表达HMGR基因毛状根。结论:为进一步研究功能基因HMGR与甘草酸次生代谢的相关性,以及提高甘草毛状根中的甘草酸含量奠定了良好的实验基础。     

特异性过表达SQS1基因的甘草毛状根培养体系的建立

目的:建立根特异性过表达鲨烯合酶(SQS)基因的甘草毛状根培养体系。方法:构建根特异性过表达甘草SQS1基因的发根农杆菌ACCC10060工程菌;侵染甘草无菌苗胚轴,共培养48 h,以诱导毛状根的形成;多次除菌后,利用PCR法及测序法对诱导获得的甘草毛状根进行验证。结果:PCR结果显示扩增得到了长度约为730、580和1400 bp的基因片段,分别与烟草根特异性启动子TobRB7、发根农杆菌rolC基因和甘草SQS1基因长度一致;测序结果进一步确定了PCR扩增序列的正确性,从而证明了甘草根特异性过表达SQS1基因毛状根诱导成功。结论:获得了大量生长良好的特异性过表达SQS1基因的甘草毛状根,为研究功能基因SQS1与甘草酸次生代谢的相关性,及提高甘草毛状根中的甘草酸含量奠定了良好的实验基础。     

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。     

龙牙楤木Aeβ-AS基因的表达对烟草中皂苷含量的影响

为探讨龙牙楤木(Aralia elata)三萜皂苷合成的关键酶基因β-香树素合成酶基因(Aeβ-AS)对三萜皂苷合成的影响。利用基因克隆技术对Aeβ-AS基因进行克隆,并对烟草进行遗传转化,分析转基因烟草中Aeβ-AS基因在各部位的表达差异,检测Aeβ-AS基因及上下游关键酶基因表达量和总三萜含量。结果表明:成功构建了植物过表达载体pROKⅡ-Aeβ-AS,并转入了野生型烟草,获得7个转基因株系,并在mRNA水平表达,且在叶子中的表达量要高于根和茎;在转基因烟草中,Aeβ-AS基因及其上下游的关键酶基因表达量均高于野生型,其中株系L21的NtFPS、NtSS基因的相对表达量最高,株系L30的NtSE、Aeβ-AS基因的相对表达量最高;与野生型烟草相比,转基因烟草的总三萜含量显著升高(1.1～1.6倍)。试验结果证明合成Aeβ-AS基因并在烟草中进行异源转化,可以使转基因烟草内的总三萜含量显著升高。     

12产地甘草中18α-甘草酸及18β-甘草酸的含量分析

目的:分析不同产地甘草中18α-甘草酸及18β-甘草酸的含量差异,为不同产地甘草的质量评价提供参考。方法:采集7个省区12个不同产地的甘草种子,栽培于北京中医药大学药草园,一年后以其中180株甘草作为实验材料,利用内转录间隔区(ITS)序列鉴定其基原,采用高效液相色谱(HPLC)法测定其18α-甘草酸及18β-甘草酸含量,并分析其差异性及相关性。结果:ITS鉴定结果显示180株甘草样品均为乌拉尔甘草。HPLC分析结果显示,18α-甘草酸的标准曲线为y=6×10-7x-0.0029(R2=0.9982),在0.0111~0.2214μg范围内线性良好;18β-甘草酸的标准曲线为y=1×10-6x+0.0164(R2=0.9999),在0.2256~4.5120μg范围内线性良好。12个产地中山西应县甘草样品的18α-甘草酸及18β-甘草酸含量均最高,新疆尼勒克县甘草样品的18α-甘草酸及18β-甘草酸含量均最低,且所有样品中18α-甘草酸与18β-甘草酸的含量均存在显著相关关系。结论:不同产地甘草质量差异显著,本实验结果可为不同产地甘草的质量评价提供参考。     

巴西橡胶树胶乳和悬浮细胞中MVA和MEP代谢途径基因的表达分析

MVA和MEP代谢途径是植物类异戊二烯代谢途径的两条重要次生代谢途径。该研究利用荧光定量PCR技术,分析了橡胶树胶乳和橡胶树花药愈伤组织来源的悬浮细胞中MVA代谢途径和MEP代谢途径中关键基因的表达水平,同时分析了茉莉酸的结构类似物冠菌素(coronatine,COR)对悬浮细胞中Hb AACT3,Hb HMGR4,Hb HMGR5,Hb DXS2,Hb DXR和Hb SQS1基因表达的调节作用。结果表明:在MVA代谢途径中,基因Hb AACT1,Hb AACT2,Hb HMGS1,Hb HMGS2,Hb HMGR1,Hb HMGR3,Hb MVK,Hb PMK,Hb MVD1,Hb MVD2和IPP下游代谢基因Hb IPPI1和Hb FDPS1在胶乳中的表达量要相对高于其在悬浮细胞中的表达量,然而橡胶树悬浮细胞中MEP代谢途径基因Hb DXS1,Hb DXS2,Hb DXR,Hb CMS1,Hb CMS2,Hb CMK,Hb MCS1,Hb MCS2,Hb HDS,Hb HDR和鲨烯合酶基因Hb SQS1的表达水平要相对高于胶乳。而且COR能不同程度地上调Hb HMGR5,Hb HMGR4,Hb SQS1,Hb DXS2和Hb DXR基因的表达水平。该研究结果为探索利用橡胶树悬浮细胞体系研究次生代谢合成调控以及生产活性次生代谢产物奠定了基础。     

刺五加HMGR基因的表达及其对皂苷合成的影响

以actin为内参基因,采用Real time PCR法分析产地、发育时期、器官以及茉莉酸甲酯(MeJA)对刺五加HMGR基因表达的影响,并采用分光光度法测定皂苷含量,利用SPSS 17.0软件分析两者的相关性。结果表明:HMGR基因在各器官中均有表达,相对表达量间差异较明显(p0.05)。刺五加HMGR基因在盛花期表达量最大,叶片衰老期表达量最低。Me JA处理后显著提升了萌芽期至盛花期HMGR的表达量,而对果实快速生长期之后的影响较小。不同产地刺五加的HMGR基因表达量和总皂苷含量差异显著,而HMGR基因的表达量与总皂苷含量同升同降,存在极显著的正相关关系(p0.01)。     

钙离子和水杨酸诱导灵芝多糖和三萜的合成

灵芝多糖和三萜是灵芝主要的药理活性物质。如何提高液体发酵中灵芝多糖和三萜的含量是目前研究的热点。本研究以J‐7/AL‐2菌株为例,在灵芝的液体发酵中加入10mmol/L钙离子诱导,多糖含量比对照提高34%,三萜含量提高64%。在发酵液中加入150μmol/L水杨酸(SA)诱导,多糖含量提高57.54%,三萜含量提高37.19%。在灵芝的液体发酵第12天加入10mmol/L钙离子和150μmol/L水杨酸,三萜含量提高46.9%。在不同诱导条件下,三萜的高效液相图谱(HPLC)显示钙离子与对照的差异性比较大。灵芝三萜关键酶基因的表达也有所不同。水杨酸提高法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SQS)和羊毛兹醇合酶(LS)基因的表达量,而钙离子和钙离子与水杨酸共同处理提高3‐羟基‐3‐甲基戊二酰辅酶A合酶(HMGS)、3‐羟基‐3‐甲基戊二酰辅酶A转录水平还原酶(HMGR)、焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(MVD)、法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SQS)和羊毛兹醇合酶(LS)6个三萜关键酶基因的表达量。在3种处理下,都是SQS的基因表达量提高最多,推测SQS基因是灵芝三萜合成过程中重要的基因。     

猪13号染色体上拷贝数变异区内基因信息发掘及遗传规律分析

拷贝数变异(Copy number variation, CNV)是染色体上发生的一种微结构变异, 已引起越来越多研究者的关注。本课题组前期已获得猪13号染色体上的32个CNV区域(CNV region, CNVR), 为了发掘CNVR内的基因信息, 文章在线检索了上述CNVR内的基因并进行基因本体(Gene Ontology)分析。结果共发现236个基因, 其中有注释基因169个, 主要参与蛋白质水解、细胞粘附、大分子降解等生物过程。为了探索这些基因拷贝数变异的遗传规律, 文章选择RCAN1(Regulators of calcineurin 1)基因为候选基因, 利用QPCR方法在莱芜猪群中检测了该基因的拷贝数, 并分析了CNV在莱芜猪3个家系中的遗传规律。结果表明, RCAN1基因在莱芜猪群体中存在拷贝数的缺失、重复现象, 其拷贝数变异的遗传规律符合孟德尔遗传方式。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism