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。     

灵芝羟甲基戊二酰辅酶A合酶基因的克隆及其表达特性

灵芝三萜类化合物是灵芝的重要药用成分,具有多种重要的生理功能,灵芝中三萜含量的高低已成为衡量灵芝质量高低的重要指标。灵芝羟甲基戊二酰辅酶A合酶基因(A hy-droxymethylglutary-l CoA synthase,GlHMGS)作为甲羟戊酸途径中的第一个催化酶,催化乙酰CoA与乙酰乙酰CoA生成羟甲基戊二酰CoA,对于灵芝三萜的合成起着十分重要的作用。分别以灵芝总基因组DNA和反转录的原基cDNA为模板,扩增得到GlHMGS基因的全长DNA和cD-NA序列,该基因DNA全长1 870 bp,其中ORF为1 413 bp,编码471个氨基酸,推测的分子量为51.14kD。通过比对获得的DNA和cDNA序列,发现GlHMGS由5个外显子和4个内含子构成。与NCBI数据库中HMGS的蛋白序列比对发现,GlHMGS与解脂耶罗威亚酵母的HMGS表现出最高的同源性(51%)。进化树分析也表明GlHMGS与真菌亲缘关系最近,这与灵芝的物种分类相吻合。通过酿酒酵母HMGS缺陷的菌株证实所得GlHMGS能够使HMGS缺陷的表型得到互补,证实GlHMGS的功能。利用SEFA-PCR技术扩增GlHMGS基因上游启动子序列,该序列长约1 561 bp,用Softberry等软件对启动子序列进行分析,发现GlHMGS基因启动子中包含有明显的TATA-box和CAAT-box,并发现了多个与甾醇、激素和环境压力等调节相关的顺式作用元件。进一步研究发现,茉莉酸甲酯、脱落酸和水杨酸能够提高GlHMGS基因的转录水平。在研究不同发育阶段和不同碳源对GlHMGS基因的影响时,发现GlHMGS基因的表达水平分别在第16天和以麦芽糖为碳源时达到最大。通过过量表达GlHMGS基因能够显著提高灵芝三萜含量。     

氮源对灵芝菌丝体液态深层发酵合成灵芝三萜的影响

以沪农灵芝1号为供试菌株,葡萄糖作为碳源,用硫酸铵、氯化铵、鱼粉蛋白胨、胰蛋白胨和酵母粉作为氮源,研究不同种类氮源对灵芝菌丝体液态深层发酵过程的影响。首先,确定了N-10酵母自溶粉作为发酵的氮源,降低了发酵的复杂性和不确定性;其次,考察N-10酵母自溶粉不同浓度对灵芝菌丝体发酵合成灵芝三萜过程中菌丝体的生物量、葡萄糖消耗、灵芝三萜产量等方面的影响,确定了N-10酵母自溶粉的适宜添加浓度。在此基础上,采用响应面中心组合设计,对4因素最佳水平范围进行研究,结果表明,葡萄糖、N-10酵母自溶粉、磷酸二氢钾和七水硫酸镁的含量分别为31.06g/L、2.76g/L、1.77g/L和1.99g/L时,灵芝三萜的理论产量为21.166g/kg干菌丝体,实际发酵产量提高到21.153g/kg干菌丝体。与原工艺相比,新工艺的灵芝三萜产量提高了6.22%。     

茉莉酸甲酯对灵芝三萜生物合成的影响及其灵芝应答基因的差异表达

灵芝三萜类化合物是灵芝的主要药用成分之一,灵芝三萜含量的多少是衡量灵芝质量高低的重要指标。经研究发现茉莉酸甲酯能显著提高灵芝三萜含量并上调灵芝三萜生物合成途径中的羟甲基戊二酰辅酶A还原酶、法尼酯焦磷酸合成酶和羊毛甾醇合成酶等基因的表达。通过在灵芝中建立的cDNA-AFLP体系,采用64对引物组合对灵芝的转录组进行分析。64对引物组合共产生3 910个TDFs。茉莉酸甲酯不同诱导条件下约有919个TDFs的表达谱发生了变化,占表达谱的23.5%,其中上调表达的有703个,下调表达的有216个。选择458个TDFs进行回收、TA克隆、测序后,获得390个高质量的TDFs片段。通过蛋白数据库同源性检索,并对蛋白功能进行GO分类,结果表明:390个高质量的TDFs中,BlastX比对后没有显著匹配的序列占77.1%。在有匹配蛋白的序列中,与碳代谢及能量相关的基因为最大一组,占35.2%,转录调控类及信号传导类基因分别占14.3%和11.0%。通过荧光定量PCR技术考察了茉莉酸甲酯对20个基因转录水平的影响,与cDNA-AFLP分析的结果相一致。并通过灵芝基因过量表达技术和基因沉默技术对筛选到的相关基因进行沉默和过量表达,研究筛选到的基因在灵芝三萜生物合成与调控中的作用,获得大量参与灵芝三萜生物合成与调控的候选基因,进一步阐明了茉莉酸甲酯诱导下灵芝基因表达的变化图。     

灵芝β-葡萄糖苷酶基因的克隆与功能分析

灵芝是我国著名的药用真菌,具有抗癌、抗肿瘤等功效。灵芝酸属于三萜类化合物,是灵芝的主要活性成分,并已成为评价灵芝品质的重要指标之一。β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BG)是次生代谢产物合成途径中的关键限速酶,能够调节次生代谢产物的生物合成。本研究通过同源序列比对,注释获得了灵芝β-葡萄糖苷酶基因(GlBG),并通过RNAi技术对灵芝β-葡萄糖苷酶进行功能分析。序列分析结果显示GlBG基因的DNA全长为2 759 bp,包含7个外显子和6个内含子,编码793个氨基酸,其编码的蛋白序列中含有β-糖苷水解酶的2个保守结构域。灵芝β-葡萄糖苷酶基因的沉默转化子中灵芝酸含量比野生型菌株的灵芝酸含量平均降低了38%,并且灵芝酸生物合成途径中的关键酶基因(hmgs、hmgr、fps、sqs和osc)的表达量也显著下降,实验结果表明灵芝β-葡萄糖苷酶在灵芝酸生物合成过程中具有重要作用,并为灵芝次生代谢途径及其调控机制提供了参考。     

基于香草醛-高氯酸显色反应测定灵芝三萜的方法探讨与修正

本文报道了基于香草醛-高氯酸显色反应的分光光度法定量测定灵芝三萜的修正方法,并对该方法应用进行了探讨和优化。采用此方法检测了灵芝子实体中含量较高的几种三萜酸,结果表明若采用齐墩果酸为标准品检测灵芝三萜,检测结果远低于真实值。在光谱分析上,研究表明对紫外-可见光扫描吸收峰进行面积积分,获得的标准曲线的线性关系更优。     

复合有机氮源对灵芝三萜液态深层发酵的影响

以灵芝为材料,在前期研究基础上,以不同酵母粉作为氮源,研究复合有机氮源对灵芝三萜液态深层发酵的影响。首先,由单因素实验考察3种不同的酵母粉对灵芝菌丝体合成灵芝三萜的影响,确定酵母粉的最适宜浓度范围。在此基础上,根据中心组合实验设计,对3种酵母粉分别采用2种复合和3种复合的方式,优化复合有机氮源的最佳组合配比。结果表明：当基础培养基中添加6.6g/L的酵母粉N-1与6.6g/L的酵母粉N-2时,灵芝三萜产量可达0.478g/L（理论产量为0.485g/L）,比添加单一酵母粉N-1、N-2、N-3分别提高了21%、139%、103%,其氮源用量为两种组合时最低。当基础培养基中酵母粉N-1、N-2与N-3添加量分别为5.07g/L、3.78g/L、7.63g/L时,灵芝三萜产量达0.514g/L（理论产量为0.510g/L）,比单因素对照组分别提高了30%、157%和74%。本研究优化的复合氮源添加方式可明显提高灵芝菌丝体液态深层发酵生产灵芝三萜的产量,为其规模化液态深层发酵的生产提供科学数据。     

小油桐外植体的KN1基因遗传转化及其超量表达的转基因植株

本研究采用农杆菌介导法将KN1基因遗传转化小油桐,并获得了转基因植株。在研究中分析了农杆菌菌液菌液的浓度、侵染时间和外植体的大小对遗传转化效率的影响以及KN1基因超量表达对转基因植株再生的影响。研究结果表明:以苗龄15d左右的小油桐无菌苗子叶为外植体,农杆菌菌液浓度OD600为0.6～0.8时,侵染8min,外植体大小为(0.8×0.8)～(1.0×1.0)mm时,遗传转化效果最好;对抗性芽及再生植株进行GUS及PCR检测结果表明,KN1基因已经整合到小油桐植物基因组中。KN1基因的超量表达可提高小油桐再生芽分化,影响转化芽及植株的外观形态及叶片的表型,包括芽及植株矮小,茎杆粗壮;叶片缩小,边缘分裂,对称性丧失,无子叶柄等。     

灵芝三萜合成调控与抗肿瘤药理活性的研究进展

三萜类化合物是灵芝的重要药效成分之一,是一类活性天然产物,不仅在保肝、护肾、降血糖、抗缺氧等方面有着重要的应用价值,而且还具有很好的抗肿瘤活性。现就灵芝三萜的发酵培养优化和抗肿瘤药理活性的研究进展进行综述,以期为酸性和中性灵芝三萜类化合物的研究及进一步开发相应抗癌药物提供科学基础。     

9,10-环甲基十七烷酸诱导灵芝三萜酸合成的信号转导和基因表达分析

为探究9,10-环甲基十七烷酸（9,10-CMA）诱导灵芝三萜酸合成的相关信号机制,分析了NO信号的介导作用。结果表明,在NO信号分子介导下,9,10-CMA可有效地刺激灵芝菌丝体中三萜合成关键酶细胞色素CYP450和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活化以及三萜酸的合成。NO可作为灵芝菌丝体中CYP450产生和PAL活化的上游分子发挥作用。在9,10-CMA诱导下,通过荧光定量PCR分析了6个关键酶基因在灵芝三萜酸合成过程的动态表达。结果表明,在9,10-CMA诱导下与灵芝三萜酸合成相关的角鲨烯合成酶基因sqs、细胞色素P450单加氧酶CYP5150L8基因和3‐羟基‐3‐甲基戊二酰辅酶A还原酶基因hmgr的上调最显著,提示这3个酶在三萜诱导过程中具有重要作用。     

HPLC测定灵芝子实体水提物及相关产品中三萜的含量

灵芝药品大多以灵芝子实体水提物为原料,为快速准确测定灵芝子实体水提物及相关产品中三萜的含量,建立了具有较好分离效果的HPLC分析测定方法。通过优化色谱柱和洗脱条件,优选出Agilent Zorbax SB-Aq C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以乙腈-乙酸水溶液(0.01%)为流动相梯度洗脱,流速为1.0 mL/min,检测波长252 nm,柱温30℃,该条件下灵芝酸A、灵芝酸F等10种灵芝酸得到较好的分离。方法学考察显示该分析方法精密度、重复性、稳定性和加样回收率的RSD值均小于5%,可以用于灵芝酸C2、灵芝酸G、灵芝烯酸B、灵芝酸B等10种灵芝酸的定量检测。通过对灵芝子实体原料、水提物和市售灵芝产品中10种三萜类成分分析发现,灵芝子实体水提物中均含有这10种三萜,含量为2.52%–6.83%,较子实体原料大幅提高,市售的灵芝产品中的三萜含量为0.27%–0.84%。该方法的建立为灵芝水提物及其产品质量标准的建立奠定基础。     

黑曲霉α-葡萄糖苷酶cDNA的克隆及表达

研究黑曲霉(Aspergillus niger)M-1菌株的α-葡萄糖苷酶基因在大肠杆菌中的克隆及表达。以M-1菌株的总RNA为模板,利用RT-PCR扩增α-葡萄糖转苷酶的cDNA,重组到Trc启动子控制下的表达载体pSE380中,构建重组质粒pSE-αtg,转入大肠杆菌BL21(DE3)进行IPTG诱导表达。初步研究表明:重组蛋白具有葡萄糖苷酶活性,最适pH为6.0,最适温度为45℃,金属离子Cu2 和Mn2 对酶活力有明显的促进作用。添加1.6mmol/L IPTG对重组菌的诱导作用最大,在培养中添加麦芽糖,对重组菌产酶有显著的促进作用。     

超高压对灵芝生长及其漆酶合成的影响

研究了超高压处理对灵芝生长及其漆酶合成的影响,试验结果表明:灵芝致死率随处理压力的增大而增加,在150MPa下处理30min获得了一株生物量和漆酶产量都大幅增加的菌株G1502,其最大生物量及酶活分别比出发菌株提高了19.34%和282.67%,发酵时间也缩短了1d。     

不同植物药提取物对灵芝细胞生长和胞内三萜产物形成的影响

研究了不同植物药的水提和醇提物对灵芝深层发酵过程中菌丝量和胞内三萜产量的影响。将不同植物药的水提物和醇提物分别加入到发酵基础培养基中,培养7d后检测灵芝生物量和胞内三萜含量。结果表明,金银花和枸杞子水提物添加浓度为100mg/L时,可促进灵芝细胞的生长（p＜0.05）。连翘水提物对灵芝生长和胞内三萜的形成都有显著促进作用,当连翘水提物浓度为400mg/L时,胞内三萜产量从对照的（192.54±8.99）mg/L提高到（302.52±3.79）mg/L。金银花和枸杞子醇提物浓度为200mg/L时能显著促进灵芝细胞生长;枸杞子醇提物在同样浓度下还能促进灵芝胞内三萜的形成。但板蓝根和银杏叶水提物和醇提物都对灵芝的细胞生长和胞内三萜形成有较强的抑制作用。     

油酸促进灵芝三萜液态深层发酵的工艺研究及规模化验证

灵芝三萜是灵芝中主要的活性成分之一,前期研究发现油酸可以促进灵芝三萜液态深层发酵下的发酵合成。本研究主要对油酸促进灵芝三萜液态深层发酵的工艺进行优化,并进行3L发酵罐规模的验证。通过单因素实验考察油酸的添加方式、添加时间和添加浓度对灵芝三萜的影响,结合响应面实验,获得最优工艺条件并进行验证：在发酵第32h添加1.21%高温灭菌油酸,最高灵芝三萜含量为42.69mg/g;在发酵第7h添加1.35%过滤除菌油酸,最高三萜含量为43.38mg/g,分别比对照提高2.04倍和2.08倍。在1 000mL摇瓶中添加高温灭菌油酸和过滤除菌油酸,灵芝三萜含量分别为32.18和32.48mg/g,为对照的1.96倍和1.95倍;在3L发酵罐规模下灵芝三萜含量分别为28.66和25.13mg/g,为对照的1.62倍和1.42倍。本研究系统优化了油酸促进灵芝三萜液态深层发酵的工艺条件,并在与工业生产相对应的3L发酵罐上进行验证。该研究可为灵芝三萜的规模化发酵提供重要参考和借鉴。     

油菜素内酯合成酶(Steroid 5α-Reductase)基因的超量表达对毛白杨生长的影响

将棉花Steroid 5α—reductase基因（DET2）超量表达载体导入毛白杨中,观察其对毛白杨生长和芽休眠的影响。结果表明,超量表达DET2基因的毛白杨茎高度、直径生长和不定根的生长增强,芽的休眠破除提前。     

木薯淀粉合成相关酶基因的克隆及表达分析

根据核苷酸同源性设计简并引物,克隆了一段大小为665 bp的木薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶小亚基基因(sAGP)片段,并根据已知序列设计特异引物,克隆分离得到GBSS基因和SBE基因的cDNA片段.半定量RT-PCR分析结果表明,在木薯不同生长时期,3种淀粉合成相关酶基因的时空表达规律不同,GBSS基因表达有时期特异性和组织特异性,只在块根形成期和块根成熟期表达,在组织部位茎中表达最多,并且在这3种基因中表达水平相对较低.而sAGP基因在这3种基因中表达水平最高,在木薯决根成熟期竟达超量表达水平,并且在华南124和辐选0l中有品种差异,差异明显,在辐选01中的表达要优于华南124的表达.SBE基因表达较平稳,在各个时期表达水平都处于中间水平,在4个时期中,块根成熟期时的表达水平相对较高,块根形成期和苗期其次,收获期最低,也具有品种间差异,在辐选01中的表达要优于华南124的表达.     

9,10-环甲基十七烷酸干预下灵芝深层发酵合成三萜酸的动力学特征

利用Sigmoid模型对比研究了添加9,10-环甲基十七烷酸（9,10-CMA）前后灵芝深层发酵产三萜酸的动态变化特征。研究显示,灵芝对照组中三萜酸在4-9d大量合成,并于第9天达到最大值（268.62mg/L）;添加9,10-CMA组中三萜酸的合成量于第8天时达到最大值（343.52mg/L）。添加9,10-CMA后,灵芝菌丝体细胞对底物葡萄糖的利用速度加快,细胞比生长速率在3.2天达到最大值（Μ_max）,为0.94d ^-1,显著高于对照组的0.88d ^-1（在第3.4天获得）;葡萄糖比消耗速率在第1.7天达到最大值（Q_{S, max}）,为8.34d ^-1,显著高于对照组的6.80d ^-1（在第2.1天获得）。胞内三萜酸比合成速率显著提高,在第6.2天达到最大值（Q_{ITA, max}）13.76d ^-1,是对照组9.66d ^-1的1.42倍。两组中灵芝三萜酸的合成与细胞生长均呈现部分偶联关系,添加9,10-CMA后,没有改变细胞生长和三萜酸合成在发酵过程中的相互关系。     

黑曲霉α-葡萄糖苷酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

【目的】以毕赤酵母（Pichia pastoris）KM71为宿主菌表达黑曲霉（Aspergillus niger）SG136 α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）。【方法】以实验室保藏的A. niger SG136总DNA为模板,根据NCBI 数据库中A. niger CBS 513.88 α-葡萄糖苷酶的cDNA序列（aglu）设计引物,通过PCR和重叠延伸PCR（overlap-PCR）方法,扩增得到aglu,将其克隆到载体pMD18-T simple vector,测序结果表明,aglu编码960个氨基酸。与A. niger CBS 513.88 α-葡萄糖苷酶相比仅有一个氨基酸的差异。将得到的aglu亚克隆到质粒pPIC9K,构建表达载体pPIC9K-aglu,经Bgl Ⅱ线性化后电转化P. pastoris KM71,经过MD、YPD/G418平板筛选表型,PCR方法验证,获得分泌表达重组P. pastoris KM71/pPIC9K-aglu。摇瓶培养中通过添加终浓度为1 %的甲醇诱导α-葡萄糖苷酶的分泌。【结果】SDS-PAGE显示表达蛋白的大小亚基分子量分别为98 kDa和33 kDa,阴性对照中没有出现此条带,非变性电泳检验为一条带。制备的粗酶液的酶学性质表明,转苷反应最适pH为5,最适温度为55 ℃。在最适pH和温度下,反应24 h时低聚异麦芽糖的总含量达到最大为26.0 %。【结论】黑曲霉α-葡萄糖苷酶在P. pastoris中获得可溶性表达,并证明有一定的转糖苷活性。     

紫杉醇合成关键酶BAPT基因的克隆及原核表达

目的:克隆曼地亚红豆杉紫杉醇生物合成途径中的关键酶3-氨基-3-苯基丙酰转移酶(3-amino-3-phenylpropanoyltrans-ferase,BAPT)基因,并在大肠杆菌中表达.方法:首先提取曼地亚红豆杉细胞的总RNA,反转录获得其sscDNA,并以其为模板扩增BAPT酶的基因,然后将其与原核表达载体pET32a(+)连接,构建重组质粒pET32a(+)-BAPT,并将重组质粒转入E.coli BL21宿主中诱导表达.结果:扩增获得1338 bp的BAPT基因序列,成功构建了原核表达质粒pET32a(+)-BAPT,并在E.coli BL21中实现高效表达.结论:BAPT基因表达产物的分子量约为51 kDa,与预期大小一致.该研究为进一步分析曼地亚红豆杉BAPT酶的酶学特性奠定了基础.