南丰蜜橘β-胡萝卜素羟化酶基因内含子的鉴定和分析

植物β-胡萝卜素羟化酶(简称β-羟化酶)是玉米黄素合成过程中的关键酶。柑橘、拟南芥、大白菜等多种植物β-羟化酶基因都已被克隆。柑橘中合成玉米黄素的中间产物β-隐黄素的含量远远高于其它植物,推测柑橘与其它植物的β-羟化酶基因相比有一些特殊的差异。本研究以南丰蜜橘为材料,克隆了柑橘β-羟化酶全长基因,并对该基因内含子进行定位和分析,结果表明南丰蜜橘β-羟化酶基因具有6个内含子,其中内含子6的长度远大于拟南芥和大白菜中相应的内含子。进一步研究发现内含子6中有两段特殊序列,一段长122 bp,另一段长95 bp。特别是122 bp序列两端具有反向重复序列,全序列中含有许多不同的转录起始原件。二级结构预测其对应RNA二级结构能构形成较稳定的发夹结构。     

日克隆成功柑橘抗癌成分β隐黄素合成酶

《日经生物技术》１９９９年４月１２日第１１页报道：农林水产省果树试验场小组成功地克隆了柑橘类具有抗癌作用的β隐黄素合成酶基因。β隐黄素是人们所熟知的植物机能性成分———胡萝卜素的一种。动物试验证明,它的抗癌能力比菌脂色素等其他胡萝卜素类强,抑制癌症效果好。这项技术有可能应用于开发大量蓄积β隐黄素的新植物品种和利用微生物等低成本生物大量生产该物质。成果的详细情况于３月３０日在仙台市召开的日本植物生理学会上发表。这次果树试验场小组克隆的是从β胡萝卜素生物合成β隐黄素的酶———β隐黄素氢氧化酶（Ｃｉｔ…     

南丰蜜橘β-胡萝卜素羟化酶基因的克隆和序列分析

以南丰蜜橘[Citrus reticulata Blanco var.kinokuni(Tanaka)H.H.Hu]基因组DNA为模板,根据已报道的柑橘β-胡萝卜素羟化酶基因保守序列设计4对引物,进行PCR扩增,得到4条长度为470、761、294和991 bp的片段.将这些片段克隆到pMD18-T载体,并进行测序.测序结果拼接成1条2 326 bp的序列.分析发现该序列含6个内含子,7个外显子.内含子两侧有典型的GT-AG保守序列.该序列中预测的编码序列与温州蜜柑、拟南芥等植物的β-胡萝卜素羟化酶基因序列保守性达80%以上,表明该序列确实为β-胡萝卜素羟化酶基因.该基因编码了1个含311个氨基酸的蛋白.将该序列递交到GenBank数据库,序列号为AM408552.     

β-胡萝卜素羟化酶基因过度表达提高拟南芥抗逆性

强光逆境诱导植物组织活性氧的产生和积累 ,导致细胞光氧化破坏 ,存在于膜中的类胡萝卜素则可保护植物组织免受这种破坏。叶黄素循环在强光保护中起着关键作用 ,该循环包含玉米黄质、环氧玉米黄质和堇菜黄素三种类胡萝卜素之间的可逆性互变 ,玉米黄质在玉米黄质环氧酶作用下经环氧玉米黄质转化为堇菜黄素 ,而堇菜黄素在堇菜黄素脱环氧酶催化下经环氧玉米黄质转化为玉米黄质。堇菜黄素在新黄质合酶催化下不可逆转变成新黄质。玉米黄质是在β 胡萝卜素羟化酶催化下由β 胡萝卜素经β 隐黄质转化而来 ,拟南芥该基因在 1 996年首见报道。近日 ,…     

同源克隆栀子玉米黄素合成途径酶基因保守区

目的:玉米黄素生物合成途径在植物中高度保守,由7个酶催化步骤组成。本研究从栀子果实中克隆这些酶基因的保守区段。方法:利用简并引物,优化PCR扩增体系和扩增条件,胶回收后进行T-A克隆和测序。结果:成功扩增出八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)(GenBank accession JQ690895)503bp、八氢番茄红素脱饱和酶(phytoene desaturase,PDS)(Gen-Bank accession JQ690896)544bp、胡萝卜素脱饱和酶(carotene desaturase,ZDS)(GenBank accession JQ690897)611bp、胡萝卜素顺反异构酶(carotene cis-trans isomerase,CRTISO)(GenBank accession JQ690898)567bp、番茄红素β-环化酶(lycopene-β-cyclase,LYC)(GenBank accession JQ690899)745bp和β-环羟化酶(β-ring hydroxylase,β-OHase)(GenBank accession JQ690900)594bp的基因保守区段,序列已经提交GenBank登陆。结论:该研究克隆了玉米黄素合成途径中6个酶基因的保守区段,为今后应用于生物合成途径的遗传操作奠定了基础。     

β-1,3-葡聚糖酶在植物抗真菌病基因工程中的研究进展

β-1,3-葡聚糖酶是植物抗真菌病的重要抗性物质之一,植物β-1,3-葡聚糖酶可由病原物(如Mg)、化学因子(如水杨酸、乙烯、赤霉素)或物理因子(如紫外线照射、机械损伤)等多种生物因子和非生物因子诱导产生.将外源β-1,3-葡聚糖酶基因导入植物,可提高植物的抗真菌病害的能力;而将β-1,3-葡聚糖酶基因与其他防卫蛋白基因同时导入植物,将更大程度的提高植物的抗真菌病能力,是植物抗真菌病防治的有效新途径.文章中主要对β-1,3-葡聚糖酶的生物学特性、植物β-1,3-葡聚糖酶基因在转基因植株中的独立表达及其与其他抗真菌病基因的协同表达等进行了综述.     

雨生红球藻β-胡萝卜素羟化酶基因的克隆与序列分析

利用RT-PCR技术,从雨生红球藻(Haematococcus pluvialis 34-1n)总RNA中扩增出β-胡萝卜素羟化酶基因cDNA序列,将此序列亚克隆于pMD 18-T simple Vector上,经过序列测定,表明该基因的开放阅读框为879bp,编码292个氨基酸,与雨生红球藻(H. pluvialis Flotow NIES-144)β-胡萝卜素羟化酶基因氨基酸序列相比,其在编码氨基酸的第33位有一个氨基酸的缺失。在15、314、9和56位上的氨基酸也存在差异。多序列比对分析表明,雨生红球藻与莱茵衣藻的亲缘关系较近,与其他高等植物以及细菌的亲缘关系相对较远。     

绿色杜氏藻不同β-胡萝卜素羟化酶基因家族胁迫应答模式研究

β-胡萝卜素羟化酶(β-carotenoid hydroxylase, CHYB)是植物类胡萝卜素生物合成途径中的一个重要限速酶。本研究对绿色杜氏藻转录组测序数据进行分析,获得2条β-胡萝卜素羟化酶家族基因chyb1和chyb2。采用染色体步移法分别克隆并获得了绿色杜氏藻chyb1和chyb2基因的启动子序列,全长分别为1080 bp(GenBank登录号：KY012338)和1155 bp (GenBank登录号：KY012339)。利用Plantcare软件分析两个启动子的顺式作用元件,结果表明绿色杜氏藻chyb1基因启动子含有与甲基茉莉酸、花生四烯酸、水杨酸等非生物胁迫相关的顺式作用元件,而绿色杜氏藻chyb2基因启动子含有与光照相关的顺式作用元件。通过qRT-PCR分析了绿色杜氏藻CHYB基因家族在不同胁迫下的基因表达水平,结果表明该基因家族的基因表达水平与启动子调控相关,且不同的家族基因应答不同的胁迫。     

代谢工程改造酿酒酵母生产β-胡萝卜素

β-胡萝卜素在食品、药品和化妆品领域有广泛用途。为获得生产β-胡萝卜素的微生物细胞工厂,本研究首先在酿酒酵母BY4742中过表达甲羟戊酸(MVA)途径的限速酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)基因及二萜化合物合成的关键酶牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(GGPS)基因,来提高牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)的供给。在酿酒酵母底盘菌BY4742-T2的基础上整合来源于成团泛菌和红法夫酵母的β-胡萝卜素合成基因,比较酿酒酵母工程菌生产β-胡萝卜素的差别。结果表明提高酿酒酵母中HMGR和GGPS酶基因的表达能将工程菌中β-胡萝卜素的产量提高26.0倍。另外,来源于真核生物红法夫酵母的合成基因相比成团泛菌,更有利于酿酒酵母生产β-胡萝卜素。最终获得的酿酒酵母工程菌BW02能生产1.56 mg/g细胞干重的β-胡萝卜素,为进一步获得高产β-胡萝卜素细胞工厂提供基础。     

科学家利用标记辅助导入技术开发富含维生素A的玉米品种

<正>印度农业研究所应用分子标记辅助回交育种技术,开发了一种富含维生素A的杂交玉米。通过使用这种技术,研究人员将β-胡萝卜素羟化酶基因(crtRB1)的等位基因从β-胡萝卜素含量高的自交系导入选定的玉米亲本中。结果表明,在两代回交后,估计有90%后代的亲本基因组得到恢复。此外,在crtRb1基因导入的自交系β-胡萝卜素含量增加了8.6~17.5μg/g。原来的杂交品种中子粒的β-胡萝卜素含量     

代谢工程改造甘油代谢途径提高β-胡萝卜素产量

甘油是生物柴油的副产物,因其价格低廉和高还原性,成为生物发酵的重要碳源。为了进一步提高工程菌对甘油的利用能力,从而提高萜类化合物的合成能力,本研究从β-胡萝卜素高产菌CAR015出发,对其甘油代谢途径的多个基因进行了调控。首先敲除了编码3-磷酸甘油抑制子的glp R基因,然后分别用M1-37、M1-46和M1-93三个不同强度的人工调控元件对glp FK、glp D和tpi A三组基因进行单基因调控和多基因组合调控。研究发现用M1-46调控glp D基因后β-胡萝卜素产量达到了64.82 mg/L,是CAR015的4.86倍,甘油消耗速率也提高了100%;调控tpi A基因后β-胡萝卜素产量略有提高;调控glp FK基因后β-胡萝卜素产量略有降低。说明Glp D是甘油代谢途径中的关键限速步骤。Q-PCR结果表明,降低甘油代谢途径的glp D和glp FK基因转录水平,增加tpi A基因转录水平,可以增加细胞生长速度、提高β-胡萝卜素产量,可能是因为减少了丙酮醛毒性所致。组合调控glp D和tpi A基因,获得β-胡萝卜素产量最高菌株Gly003,其β-胡萝卜素产量达72.45 mg/L、产率达18.65 mg/g每克干细胞,分别是出发菌株CAR015的5.23倍和1.99倍。总之,Glp D是甘油代谢途径中的关键限速步骤,适当强度调控glp D,可以有效提高重组大肠杆菌的β-胡萝卜素产量。     

过表达AtchyB基因提高洋桔梗光胁迫耐受性的研究

类胡萝卜素尤其是叶黄素循环类物质在植物抵抗由强光照引起的非生物胁迫中发挥着重要的作用,为了提高洋桔梗对强光照的抗性,从拟南芥中克隆了类胡萝卜素生物合成途径中参与叶黄素循环关键酶——β-胡萝卜素羟化酶基因(AtchyB),利用农杆菌介导法将其转入洋桔梗中,最终得到遗传转化植株2个株系,研究发现,转基因植株中总类胡萝卜素含量高于对照组,且叶黄素循环池被不同程度地放大。在不同光照强度下,转基因洋桔梗植株对光照耐受性明显强于对照组,且转基因植株生物量也明显提高。表明过表达AtchyB基因使洋桔梗光胁迫耐受性有所增强。     

[反]-β-法尼烯合成酶基因在植物抗蚜分子育种中的应用

蚜虫是重要的农业害虫,每年造成数以亿计的经济损失。[反]-β-法尼烯[(E)-β-farnesene,EβF]是绝大多数蚜虫报警信息素的主要成分,可使蚜虫产生骚动、从植株上脱落,并吸引蚜虫天敌,有效控制蚜虫危害。EβF合成酶是催化合成EβF的关键酶,目前该基因已从薄荷、香橙、花旗松、黄花蒿、洋甘菊等植物中得到分离鉴定。植物中表达EβF合成酶基因以催化法呢基焦磷酸(Farnesyl diphosphate,FPP)合成EβF是控制蚜虫危害的重要策略。文中概括了当前植物抗蚜转基因研究现状,综述了植物EβF合成酶基因及其在植物抗蚜分子育种中的应用。针对当前转基因植物的EβF生成量较低等问题,展望了EβF合成酶基因在植物抗蚜分子育种中的应用前景和研究策略。     

通过番茄红素环化酶的优化构建β-胡萝卜素高产菌株

目标产物的合成途径往往需要对关键酶的来源、表达水平等因素进行系统性优化才能实现代谢通量的最大化。β-胡萝卜素是一类具有重要应用价值的萜类化合物,其中番茄红素环化酶(Lycopene cyclase,CrtY)是β-胡萝卜素合成途径中的关键酶,能够催化FAD依赖的环化反应将番茄红素转化合成β-胡萝卜素。本研究通过对CrtY的系统优化提高β-胡萝卜素的合成水平,并确定CrtY的表达对代谢通路的影响。在大肠杆菌中以番茄红素合成模块为基础,通过引入番茄红素环化酶基因crt Y构建了β-胡萝卜素合成模块。并进一步利用寡聚接头介导的DNA组装方法 (Oligo-linker mediated assembly method,OLMA)引入一系列不同强度的人工设计的核糖体结合位点(Ribosome-binding site,RBS),对CrtY的表达强度、基因来源等因素进行高通量的优化。通过OLMA文库构建和平板筛选,获得了5株高产β-胡萝卜素的工程菌株。在摇瓶中,5株工程菌株的β-胡萝卜素产量可达15.79-18.90 mg/g DCW(Dry cell weight),比优化前提高了65%。进一步选取了其中的CP12菌株,在5 L发酵罐上,利用高密度培养技术验证工程菌株合成β-胡萝卜素的能力。最终β-胡萝卜素产量可达1.9 g/L。RBS强度分析及代谢中间体分析表明,适当地降低CrtY表达强度能够有利于β-胡萝卜素模块相关基因之间协同发挥作用。以上结果为β-胡萝卜素合成途径的优化规律提供了理论指导。     

生物炭-牛粪堆肥中产β-葡聚糖苷酶微生物群落应答碳代谢抑制效应

【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生...     

酿酒酵母中高效积累β-胡萝卜素的代谢途径构建

β-胡萝卜素是一种橘黄色的脂溶性色素，属于类胡萝卜素家族，基于其丰富的生物学活性，在食品、医药、化妆品等领域具有广泛的应用。国内外对β-胡萝卜素市场需求量巨大，特别是天然来源的β-胡萝卜素具有广阔的市场前景，建立适合天然β-胡萝卜素生产的微生物细胞工厂显得尤为重要。本研究利用基因工程手段克隆了β-胡萝卜素生物合成途径中的三个基因，分别是来源于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的香叶基香叶基焦磷酸合成酶基因(ScBTS1)、红法夫酵母(Xanthophyllomyces dendrorhous)的八氢番茄红素脱氢酶基因(XdCrtI)以及同时具有八氢番茄红素合成酶和番茄红素环化酶的双功能酶基因(XdCrtYB),构建组成型表达载体pYES2-Kan-CrtI-CrtYB-BTS1,并转化至酿酒酵母MKP-o中，最终筛选获得能够生产β-胡萝卜素的酿酒酵母基因工程菌株。结果显示，此工程菌摇瓶产量达到14.53 mg/g细胞干重(DCW)且发酵周期短，不仅可以稳定高效地积累β-胡萝卜素，同时发酵过程中无需添加诱导剂，有利于节约生产成本。因此，可以将其作为一株具有较高β...     

植物脂肪酸β-氧化的研究进展

脂肪酸的分解代谢在多数有机体中主要通过β-氧化循环进行,在哺乳动物中β-氧化作用发生在线粒体和过氧化物酶体中,而植物和多数真菌类的β-氧化作用只发生在过氧化物酶体中。植物界的过氧化物酶体β-氧化作用不仅存在于脂肪酸的分解代谢和脂质代谢中,也存在于植物激素和氨基酸的代谢中。近来对模式生物的研究发现,过氧化物酶体β-氧化途径在植物信号系统和发育,尤其是茉莉酸的生物合成中起着重要作用。简要介绍了β-氧化途径在脂肪酸分解代谢、植物信号系统和发育中的作用的研究进展。     

β-胡萝卜素对阿魏蘑菌体形态及其产漆酶的影响

前期研究发现β-胡萝卜素为阿魏蘑和胶红酵母共培养过程中提高漆酶活性的关键因子。本文研究β-胡萝卜素的最佳添加量、添加时间和消耗情况,以及胶红酵母和β-胡萝卜素对阿魏蘑的形态的影响。结果表明,在阿魏蘑单培养中β-胡萝卜素的最佳添加量为10 mg(0.067%),最优添加时间为48 h,漆酶酶活达到7 083 U/L,为单培养的2.9倍。在形态研究中发现中小型菌球和粗糙型菌球都有利于产漆酶。结果显示通过添加β-胡萝卜素和控制阿魏蘑的菌体形态均可提高漆酶的产量,为漆酶的工业化生产提供了新的尝试和方法。     

耐糖β-葡萄糖苷酶基因的挖掘、突变及应用研究进展

降低木质纤维素生物炼制的用酶成本,对推动木质纤维素的绿色利用至关重要。作为纤维素水解过程中的限速酶,β-葡萄糖苷酶酶解活性受高浓度葡萄糖的胁迫抑制。目前,挖掘和突变耐糖β-葡萄糖苷酶的基因是解决这一问题的重要策略。本综述总结了近年来在耐糖β-葡萄糖苷酶基因的挖掘、酶耐糖分子机制的分析、旨在提高酶耐糖性能的酶基因突变以及基于β-葡萄糖苷酶基因的微生物菌株基因工程改造等方面所取得的进展,并进行了展望。本综述为构建高产耐糖β-葡萄糖苷酶的基因工程菌株提供参考,这对推动木质纤维素生物炼制工业化进程具有重要意义。     

植物β-半乳糖苷酶

β-半乳糖苷酶是一个与细胞壁降解相关的酶,广泛分布于植物组织中,参与一系列的生理生化过程,如植物的花粉发育、果实成熟及生长过程中多糖的裂解。目前,已从多种植物中分离到β-半乳糖苷酶基因。β-半乳糖苷酶基因属于多基因家族,随着研究的深入,其不同水平的转录本在不同植物的不同组织中被发现。但目前β-半乳糖苷酶在植物发育中确切的作用机制尚不明确。现介绍目前这一领域内细胞与分子生物学方面的研究进展,并结合所在课题组的研究结果进行相关探讨,为进一步研究β-半乳糖苷酶在植物中的作用机制提供新的线索。