水母雪莲愈伤组织cDNA文库的构建

用TRIZOL Reagent提取水母雪莲红色系1~15 d愈伤组织总RNA,用SMART cDNA Library Construction Kit构建cDNA文库。经测定原始文库滴度达到1.5~4×106,扩增总文库滴度达到1011,重组率达到98%,插入片段在0.5 kb到3 kb之间,多在1 kb左右。通过PCR检测,从总文库中检测到了雪莲CHS、DFR及SmP基因的特异片段。SmP基因是转录调控因子,其表达丰度很低。各项指标都表明,已获得高质量的cDNA文库,为雪莲基因资源保存,雪莲类黄酮次生代谢分子调控奠定了坚实的基础。     

水母雪莲愈伤组织cDNA文库的构建

用TRIZOL Reagent提取水母雪莲红色系1～15d愈伤组织总RNA,用SMART cDNA Library Construction Kit构建cDNA文库.经测定原始文库滴度达到1.5～4×106,扩增总文库滴度达到1011,重组率达到98%,插入片段在0.5kb到3kb之间,多在1kb左右.通过PCR检测,从总文库中检测到了雪莲CHS、DFR及SmP基因的特异片段.SmP基因是转录调控因子,其表达丰度很低.各项指标都表明,已获得高质量的cDNA文库,为雪莲基因资源保存,雪莲类黄酮次生代谢分子调控奠定了坚实的基础.     

植物转录因子与基因调控

转录因子是一群DNA结合蛋白,在调控基因表达上起着重要作用。典型的转录因子含有DNA结合区、转录调控区、寡聚化位点及核定位信号区等功能区。有关转录因子结构和功能的研究是植物分子生物学研究的前沿领域,其研究成果对农作物性状的改良具有重要的意义。     

水母雪莲红色细胞系类黄酮含量和相关基因表达

水母雪莲为中国传统名贵中药,具有散寒除湿、活血通经、抗炎、镇痛等功效,其主要药用成分为类黄酮化合物。以水母雪莲白色系愈伤组织和经低温、高糖、强光诱导得到的红色系为材料,比较不同细胞系中类黄酮活性成分、结构基因和转录因子表达的差异。结果表明,红色系中总黄酮含量为白色系的3.60倍;重要的药用成分为芦丁,其含量达到干重的0.25%,是白色系的2.40倍;红色系中花青苷含量极高,矢车菊素3-O-己糖苷和矢车菊素3-O-琥珀酰己糖苷的含量分别达到干重的0.12%和0.19%;红色系中CHS、F3'H、FNS、FLS、DFR和ANS基因的表达均明显高于白色系;红色系中转录因子MYB、bHLH和WD40的表达也均明显高于白色系,其中MYB的表达量为白色系的19.70倍,说明红色系中转录因子的高水平表达增强了结构基因的表达,进而提高了类黄酮的合成。红色系中bHLH和WD40表达水平相似,而与MYB的表达水平相差很大,推测可能在水母雪莲中bHLH和WD40两种转录因子形成二元复合体后,和MYB共同调控类黄酮合成途径中结构基因的表达。     

水母雪莲花青素合成相关基因的克隆及表达

为研究高山植物水母雪莲对强紫外辐射的分子适应机制,采用RT PCR结合RACE技术从水母雪莲中克隆了参与调控花青素合成的相关基因(SmMYB1),并采用hi TAIL PCR方法扩增了该基因的启动子序列。结果表明：(1)序列分析显示,SmMYB1基因cDNA序列(GenBank 登录号 MT188353)全长1 011 bp,编码269个氨基酸,gDNA序列含有2个内含子和3个外显子。(2)生物信息学分析显示,SmMYB1基因编码蛋白和菊科MYB蛋白亲缘关系最近,含有保守的［DE］Lx(2)［RK］ x(3)Lx(6)Lx(3)R和ANDV两个模体,属于拟南芥MYB第六亚族。SmMYB1基因启动子(GenBank 登录号 MT188354)全长1 407 bp,含有多个光响应元件。(3)荧光定量分析发现,SmMYB1基因在根、茎、叶和花中均表达,且在花中的表达量最高;在紫外胁迫下,SmMYB1基因的表达量在4 h达到最高,随后逐渐降低。研究推测SmMYB1基因可能参与调控水母雪莲花青素的合成以及对紫外辐射的响应过程。     

中介因子复合体在基因转录调控中的作用

近二十年来,人类在不断探索基因转录调控的机制方面取得了长足的进步,其中包括对中介因子复合体(mediator complex)的克隆、鉴定及作用机制的研究。中介因子是由20多种不同蛋白亚基组成的复合体,广泛存在于各种真核生物的细胞中,并且与RNA聚合酶一起构成RNA聚合酶Ⅱ全酶。中介因子复合体可与转录因子和RNA聚合酶Ⅱ相互作用,因而在基因转录过程中发挥着桥梁的作用。中介因子复合体不但能够促进基因转录的激活,有时也能抑制基因转录。本文总结了中介因子复合体的组成、结构及功能方面的研究进展。     

水母雪莲通气组织形成的相关基因SmLSD1克隆及表达

该研究以水母雪莲为实验材料,通过RT-PCR结合RACE技术克隆了通气组织形成相关基因SmLSD1(GenBank登录号为OL690334),并对该基因在不同胁迫下的表达量及编码蛋白结构进行测定分析。结果表明：(1)水母雪莲SmLSD1基因全长965 bp,包含537 bp的开放阅读框,编码178个氨基酸。(2)同源序列比对发现,水母雪莲SmLSD1蛋白与菊科植物牛蒡LSD1的氨基酸序列相似性最高,达到98.31%。(3)亚细胞定位显示SmLSD1基因主要在细胞核和细胞膜上表达;原核表达显示,SmLSD1基因编码氨基酸的分子量约为18 kD。(4)荧光定量分析显示,SmLSD1基因在根、茎、叶中均有表达,且在叶片中表达量最高;在低温、低氧及紫外胁迫下,SmLSD1基因的表达量下调。研究推测,SmLSD1基因在水母雪莲通气组织的形成以及对逆境胁迫的响应中发挥着重要作用。     

真核细胞中基因的转录调控

叙述了真核细胞三种RNA聚合酶合成的基因的转录调控.由于真核细胞DNA含量非常大,其基因的转录调控具有以下特点：参与的转录因子多;与顺式DNA序列元件结合呈一定顺序.这反映了真核细胞中基因的转录调控是由多个转录因子间的相互作用来实现的．     

菠菜CBF转录因子基因片段的克隆及序列分析

根据拟南芥CBF基因序列的保守区设计合成一对特异引物,以菠菜基因组DNA为模板,采用PCR扩增的方法扩出一条DNA特异片段并克隆到pMD18-T载体中。用PCR法和酶切分析法对克隆片段进行鉴定并进一步进行核苷酸序列分析。序列测定该片段长为423bp。OMIGA2.0软件分析结果表明,该片段的推断氨基酸序列与黑麦(AAL35759)、小麦(AAL37944)、拟南芥(AAC78646)、大麦(AAL84170)的同源性分别为33.8%、33.1%、30.8%和30%。     

水母雪莲两种再生系统的建立

Two kinds of regeneration system on Saussurea medusa Maxim. have been established. The shoots can be induced from cotyledons, leaf segments and somatic embryos at 25℃. The regeneration system by organic have advantages such as shorter period, higher efficiency, better synchronism and bigger average number of shoot than the others.The content of total flavonoids in shoots is 4%, which is 3-4 times of it in wild type.     

光质、光强和光期对水母雪莲愈伤组织生长和黄酮生物合成的影响

白光、蓝光、红光和远红光等不同光质照射及不同的白光强度对水母雪莲愈伤组织生长、苯丙氨酸氨基裂解酶（ＰＡＬ） 活性及黄酮合成有不同的影响。红光明显促进愈伤组织的生长,但强烈抑制ＰＡＬ活性和黄酮的合成。蓝光对愈伤组织生长无明显影响,但显著提高ＰＡＬ 活性和黄酮的合成。白光的作用介于红光和蓝光之间。远红光的作用与蓝光相似,但作用比较弱。每天１６ ｈ 蓝光加８ ｈ 白光和８ ｈ 蓝光加１６ ｈ 白光的组合产生最高的黄酮含量和黄酮生产率。     

不同理化因子对雪莲毛状根生长和总黄酮生物合成的影响

在 1 2MS液体培养基上研究了不同理化因子对水母雪莲毛状根生长和总黄酮生物合成的影响。实验结果表明 :氮源总浓度 (包括NH+4和NO-3)为 30mmol L ;NH⁺₄ NO^-₃比例为 5∶2 5 ;2 %蔗糖和 3%葡萄糖组合 ;0.5mg LGA₃和 0.5mg LIBA ;pH5.8;18h d的光照 (光强为 35.0.0lx) ;2.4℃ ;摇床转速为 100rmin有利于毛状根生长及总黄酮的生物合成。在此培养条件下 ,经过21d的培养毛状根生长量达到 12.8g L(DW) ,总黄酮合成量为 192.2mg L ,即总黄酮含量占毛状根干重的 15 % ,约为干重野生水母雪莲植株总黄酮含量的 2.5倍。     

水母雪莲查尔酮合酶基因的克隆、表达及酶活分析

从水母雪莲Saussurea medusa Maxim. cDNA文库中得到一段查尔酮合酶基因 (SmCHS) 片段,然后通过RT-PCR得到完整的查尔酮合酶基因cDNA。序列分析表明SmCHS全长1 313 bp,其开放阅读框为1 170 bp,编码389个氨基酸,预测表达蛋白的分子量为43 kDa。构建原核表达质粒pET28a(+)-SmCHS,重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),获得表达菌株。经IPTG诱导表达后,对表达产物进行SDS-PAGE分析,结果显示,表达的融合蛋白以部分可溶的形式存在。用Ni-NTA预装柱对融合蛋白进行亲和纯化,对纯化蛋白进行酶活检测,结果表明融合蛋白具有查尔酮合酶活性,可催化底物4-香豆酰辅酶A和丙二酰辅酶A缩合生成产物柚皮素查尔酮。     

水母雪莲黄酮合成酶FNSII基因克隆及其在3种细胞系中的表达

水母雪莲是中国传统珍稀药材,其主要活性成分之一木犀草素具有预防和治疗癌症的功效。以水母雪莲绿色细胞系为试材,采用RT-PCR和RACE-PCR方法获得1个水母雪莲FNSII基因cDNA全长,命名为SmFNSII(GenBank登录号为KF170286)。序列分析结果表明:SmFNSII全长1 710 bp,包含34 bp的5?非编码区、125 bp的3?非编码区和1个长度为1 551 bp编码516个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析表明SmFNSII属于细胞色素P450 CYP93B亚家族单氧化酶。序列比对和系统进化分析表明,SmFNSII氨基酸序列与同科植物毛山柳菊的亲缘关系最近,相似性达87%以上。实时荧光定量PCR分析表明,SmFNSII在白色、绿色和红色细胞系均有表达,红色系中的表达量最高,白色系中表达量最低,此结果与高效液相色谱分析3种颜色细胞系中木犀草素含量结果一致。构建pET-SmFNSII原核表达重组质粒,并在大肠杆菌中诱导表达,诱导蛋白大小与预期一致。通过筛选FNSII基因表达水平高、高产木犀草素的水母雪莲细胞系和植株,可培育抗炎抗癌活性较高、具有高保健功能的雪莲生药新品种。     

苯胺双加氧酶基因的克隆与序列分析

通过设计苯胺双加氧酶基因特异引物,以苯胺降解菌株ANA5基因组DNA为模板,PCR扩增出目的基因片断。然后利用粘粒pLAFR3作为载体,以E．coliEPI100作为受体,构建了菌株ANA5的基因组粘粒文库。以PCR扩增产物作为探针,通过菌落原位杂交筛选得到两个阳性克隆,经Southern杂交及亚克隆测序分析,初步确认克隆到苯胺双加氧酶基因。同时完成了苯胺双加氧酶基因atdA3A4A5序列的测定,并对其核苷酸及其推导的氨基酸序列进行分析,结果表明克隆到的苯胺双加氧酶基因与GenBank报道的基因有一定的差异,同时体现了该基因在进化上的保守性。     

不同理化因子对雪莲培养细胞中黄酮类形成的影响

研究了不同理化因子对水母雪莲(Saussurea medusa Maxim)愈伤组织生长及黄酮类化合物生物合成的影响。结果表明,有利于细胞生长及黄酮形成的合适温度为25℃。白光对愈伤组织生长无促进作用,但有利于黄酮的形成。培养基中添加1mg／L NAA和O．2mg／L的KT组合对细胞的生长较有促进作用。5％蔗糖和1％葡萄糖的组合有利于细胞的生长和黄酮的形成。用⁶⁰C0-γ射线辐照愈伤组织,在剂量为4000Gy的条件下,获得一个合成黄酮能力高于原愈伤组织70％的细胞系。用高效液相和紫外分光光度法,测定离体培养光照条件下干细胞总黄酮的含量为3．2％,是暗培养的4．4倍。培养温度25℃时干细胞黄酮的含量为2．02％,分别为20℃,35℃时的5倍和3．2倍。     

南京椴HMGR基因的克隆和功能验证

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase,HMGR）是植物萜类代谢中甲羟戊酸途径的关键酶,本研究运用cDNA末端快速扩增（RACE）技术,首次从珍稀植物南京椴中克隆出HMGR的全长基因TmiHMGR,其长度为2 160 bp,包含一个1 758 bp的开放阅读框,其推导蛋白TmiHMGR编码585个氨基酸残基,相对分子量为62.9 kD,pI为6.11。将TmiHMGR与其他植物HMGR氨基酸序列构建进化树,结果显示TmiHMGR与苹果的HMGR聚为一枝。采用半定量RT-PCR分析TmiHMGR在根、茎和叶中的表达情况,结果表明该基因在茎中的表达量最高,根和叶中的表达量相对较弱。验证功能的颜色互补实验结果显示,TmiHMGR能够使代谢流明显朝类胡萝卜素合成的方向进行,说明TmiHMGR在萜类产物生物合成中是一个重要因子。