大花美人蕉查尔酮异构酶基因的cDNA克隆和序列分析

以高等植物查尔酮异构酶（CHI）基因的保守区域CKFVKFT、KFTAIGV、AVKWKGK及GPFEKFT、IIGKI-IGV设计简并引物和采用逆转录．聚合酶链式反应（RT-PCR）以及温度非对称交互PCR（TAIL．PCR）方法,从大花美人蕉花瓣组织中扩增查尔酮异构酶基因（倒）的全长cDNA（678bp）,编码226个氨基酸,其氨基酸组成与其它已知的高等植物CHI基因具有很高的同源性,与葡萄、草莓、丁香、柑桔、矮牵牛、洋葱及玉米的同源性分别为82％、79％、80％、80％、79％、81％和76％。     

黄芩查尔酮异构酶基因的全长cDNA克隆及生物信息学分析

目的：从黄芩叶片克隆全长查尔酮异构酶基因chi并进行功能鉴定。方法：从黄芩叶片mRNA中RT-PCR获得全长chi基因并进行生物信息学分析。结果：克隆的chi基因全长648 bp,含有完整chi基因的开放阅读框,拟编码215个氨基酸,具有查尔酮异构酶催化特有的结构域PLN02559,属于查尔酮＿3超家族。构建表达载体pET-32a(+)-chi,在IPTG诱导下在大肠杆菌中表达出一个30.0 kDa的融合蛋白。结论：分析表明,黄芩叶片chi与从黄芩组培毛状根、愈伤组织的chi基因序列几乎完全相同,预示黄芩叶片可替代野生黄芩根用药,为野生黄芩资源的可持续利用提供理论依据。     

查尔酮异构酶基因的克隆序列分析及在大肠杆菌中的表达

从矮牵牛(Petunia hybrida Vilm.)花瓣的cDNA中克隆了查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)的基因chi-a,进行了序列分析。结果表明,chi-a基因全长726 bp,编码241个氨基酸。并在大肠杆菌中表达了chi-a基因,对来源于不同植物种的CHI进行了同源性比较分析。     

鸳鸯茉莉查尔酮异构酶基因(CHI)cDNA的克隆与生物信息学分析

采用RT-PCR与RACE技术克隆了鸳鸯茉莉(Brunfelsia acuminata)花瓣中查尔酮异构酶基因(CHI)的全长cDNA,GenBank登录号为JN887637。该基因全长1051 bp,含有1个792 bp的开放阅读框,编码263个氨基酸,为不稳定蛋白。对保守区功能区的分析,推导CHI蛋白具有查尔酮超级家族的保守结构域,二级结构预测显示其主要以α螺旋和β折叠为主。氨基酸同源性分析表明,鸳鸯茉莉CHI蛋白与矮牵牛(Petunia hybrida)、金花茶(Camellia nitidissima)、甜樱桃(Prunus avium)、芍药(Paeonia lactiflora)、牡丹(P.suffruticosa)、菊花(Chrysanthemum morifolium)等植物的同源性分别达到90%、89%、84%、85%、84%、80%。因此,CHI基因可能与鸳鸯茉莉的花色形成有关。     

芸蔓属查尔酮异构酶基因家族RNA干扰载体的构建

作为类黄酮途径的第二步关键酶,查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)催化四轻基查尔酮成为抽皮素,用于合成各种类黄酮物质,影响多种性状.芸蔓属含有多种重要的油料、蔬菜和观赏植物.本研究从甘蓝型油菜克隆了芸蔓属CHI基因家族的干扰片段BCHII(761 bp),采用NcoI+AatII和BarnHI+XbaI双酶切方案分别将其反义片段和正义片段亚克隆到植物RNA干扰(RNAi)平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区、间隔区与终止子之间,形成了11674by的RNAi载体pFGC5941M-BCHII(简称pBCHID,多种PCR检测表明2个片段的插入方向正确,重组载体完整,将其转化根癌农杆菌菌株LBA4404以后获得了工程菌株LBA4404-pBCHII-.本研究结果将促进研究CHI与芸蔓属异花授粉、植株色彩、黄籽和抗逆性等性状的关系和开展相关分子育种.     

津田芜菁和赤丸芜菁查尔酮异构酶基因的克隆及表达特性

目的：克隆津田芜菁和赤丸芜菁查尔酮异构酶（CHI）基因并研究其表达特性。方法：利用UV-A处理2种芜菁未见光块根24h,提取总RNA后通过RT-PCR方法克隆津田芜菁和赤丸芜菁的BrCH11和BrCH12基因,通过Northern杂交检测BrCH11和BrCH12基因的UV-A诱导表达特性。结果：BrCH11和BrCH12的开放读码框为756bp,编码251个氨基酸残基;氨基酸序列分析显示,BrCH11和BrCH12与萝卜CHI的同源性达91％,第11-222的肽段具有CHI结构域;BrCH11和BrCH12,2的核苷酸序列和推导的氨基酸序列分别在3个位点存在差异;BrCH11和BrCH12基因具有高度同源性;BrCH11和BrCH12基因的表达量与UV-A处理时间相关。结论：克隆了津田芜菁和赤丸芜菁的BrCH11和BrCH12基因,这2个基因的表达受UV-A诱导。     

查尔酮异构酶基因的分子特征及其在基因工程中的应用

介绍了查尔酮异构酶（CHI）的结构与作用机制、CHI基因的结构特征、系统进化、时空表达特性以及在基因工程中的应用研究进展。     

查尔酮合酶基因转化矮牵牛：——改变花色的新途径

查尔酮合酶是花色素合成途径中的关键酶,它在植物中的表达量直接影响到花色的变化。将来源于矮牵牛中的查尔酮合酶基因正向克隆到含有ＣａＭＶ３５Ｓ启动子的中间介体中,通过土壤农杆菌介导导入矮牵牛,转基因矮牵牛花色发生了明显的变化。用Ｎｏｒｔｈｂｅｒｎ杂交分析表明,转基因植物中,内源和外源查尔酮合酶基因的转录均受到抑制。     

植物查尔酮合成酶超基因家族的分子进化

查尔酮合成酶(CHS)超基因家族又称为植物类型III聚酮合酶超基因家族, 其编码酶通过催化和合成一系列结构多样及生理活性各异的次生代谢物, 在植物生长发育和适应环境的过程中扮演着重要角色。为全面了解CHS超基因家族在植物中的进化规律, 重建其进化历史, 该研究利用14种具有全基因组数据的代表植物, 通过生物信息学手段, 深入挖掘和分析了不同植物类群基因组中查尔酮合成酶超基因家族的成员构成, 推测了其可能的扩增机制和功能分歧, 并探讨了该超基因家族在植物中的总体进化趋势。结果共识别144条具有表达信息的同源序列, 它们全部来自9种陆生植物的基因组, 藻类植物基因组中没有发现相关序列。系统发育和进化分析表明, CHS超基因家族的起源古老, 它们可能为适应复杂的生态环境而出现在早期的陆生植物中, 之后在长期的进化过程中不断发生谱系的特异扩张和拷贝丢失, 最后通过功能分歧的形式在不同植物类群中被分别固定。此外, 进化检验也显示, 尽管CHS超基因家族内部发生了多样的遗传改变, 但整个超基因家族仍处于强烈的纯化选择之下, 并且个体基因中也无任何单氨基酸位点受到正向选择的影响。     

金花茶查尔酮合成酶基因CnCHS的克隆及遗传转化研究

根据已发表的金花茶查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因(CnCHS)序列设计全长扩增引物,以金花茶花瓣总cDNA为模板进行PCR扩增,成功获得了该基因cDNA全长。将扩增所得全长产物连接PMD18-T载体后转化大肠杆菌E.coli DH5α,提取质粒后经酶切、测序鉴定后,将其与双元表达载体pCAMBIA1300连接,成功构建了CnCHS基因的正义表达载体pCAM-CnCHS。将该重组表达载体转化农杆菌EHA105后,利用农杆菌介导法将CnCHS基因转入烟草,获得转基因烟草18株。利用PCR法及Southern blotting对所获得的转基因植株进行鉴定,结果显示CnCHS基因成功整合到烟草基因组中,阳性率达67%,并获得了单拷贝转基因植株。这些结果表明本研究成功构建了金花茶CnCHS基因对烟草的遗传转化体系,为深入研究CnCHS基因的功能及其对花色的调控效应奠定了基础。     

植物查耳酮异构酶生物信息学分析

查耳酮异构酶（CHI）是黄酮类化合物合成途径中的关键酶之一。利用生物信息学方法对该酶基因及编码蛋白进行系统的分析,将为深入开展研究打下基础。本文利用NCBI数据库中注册的CHI基因的核酸及氨基酸序列,以葡萄CHI为主,对其组成成分、疏水性／亲水性、翻译后修饰、蛋白质二级及三级结构等进行预测和推断。结果表明：葡萄CHI不具有明显的亲水或疏水区域;二级结构主要由α-螺旋、不规则卷曲和β-折叠组成,β-转角散布于整个肽链中;β3a—β3f连同α1—α7构成了蛋白三级结构的核心;包含CHI结构域;在高级结构、活性位点等方面具有较高的保守性。     

葡萄糖异构酶的生物工程研究进展

D-葡萄糖异构酶(GI)能分别催化D-葡萄糖和D-木糖异构为D-果糖和D-木酮糖. 它是工业上生产高果糖浆的关键酶. 在GI负氢离子转移机制中,其主要特征是底物的开环、通过C₂至C₁间负氢离子转移的GI异构化作用、以及产物的闭环. GI基因已在同源、异源宿主中获得克隆、测序和超量表达. 经过蛋白质工程改造的GI将是未来最重要的工业用酶之一.     

Chalcone isomerase family and fold: no longer unique to plants

Chalcone isomerase, an enzyme in the isoflavonoid pathway in plants, catalyzes the cyclization of chalcone into (2S)-naringenin. Chalcone isomerase sequence family and three-dimensional fold appeared to be unique to plants and has been proposed as a plant-specific gene marker. Using sensitive methods of sequence comparison and fold recognition, we have identified genes homologous to chalcone isomerase in all completely sequenced fungi, in slime molds, and in many gammaproteobacteria. The residues directly involved in the enzyme's catalytic function are among the best conserved across species, indicating that the newly discovered homologs are enzymatically active. At the same time, fungal and bacterial species that have chalcone isomerase-like genes tend to lack the orthologs of the upstream enzyme chalcone synthase, suggesting a novel variation of the pathway in these species.     

Autodegradation of Protein Disulfide Isomerase

Protein disulfide isomerase (PDI) and its degradation products were found in HepG2, COS-1, and CHO-K1 cells. Whether or not the products were formed through autodegradation of PDI was examined, since PDI contains the CGHC motif, which is the active center of proteolytic activity in ER-60 protease. Commercial bovine PDI was autodegraded to produce a trimmed PDI. In addition, human recombinant PDI also had autodegradation activity. Mutant recombinant PDIs with CGHC motifs of which cysteine residues were replaced with serine or alanine residues were prepared. However, they were not autodegraded, suggesting the cysteine residues of motifs are necessary for autodegradation.     

微生物来源的L-阿拉伯糖异构酶的研究进展及应用前景

L-阿拉伯糖异构酶(L-AI)能分别催化L-阿拉伯糖和D-半乳糖异构为L-核酮糖和D-塔格糖,它是目前生物法生产新型功能性因子D-塔格糖最为有效的酶.近年来,L-AI的结构已被揭晓,其基因已获得克隆、测序和过量表达,经过蛋白质工程改造的L-AI将是未来工业化生产D-塔格糖的主要用酶.本文综述了近年来国外对L-AI的结构与功能、催化机理、酶学性质及应用于D-塔格糖生产方面的研究状况,并展望了其发展前景.     

蛋白质二硫键异构酶家族的结构与功能

蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）家族是一类在内质网中起作用的巯基-二硫键氧化还原酶.它们通常含有CXXC（Cys-Xaa-Xaa-Cys,CXXC）活性位点,活性位点的两个半胱氨酸残基可催化底物二硫键的形成、异构及还原.所有PDI家族成员包含至少一个约100个氨基酸残基的硫氧还蛋白同源结构域.PDI家族的主要职能是催化内质网中新生肽链的氧化折叠,另外在内质网相关的蛋白质降解途径（ERAD）、蛋白质转运、钙稳态、抗原提呈及病毒入侵等方面也起重要作用.     

豆科牧草基因工程研究进展

豆科牧草既是重要的饲料作物,又在土壤改良、水土保持,以及生态环境保护方面发挥着积极作用。随着分子生物学和植物转化技术的发展和改进,通过基因工程技术对豆科牧草进行改良和培育已成为可能。本文就近几年来基因工程技术在各种豆科牧草的高产、抗病虫害、抗逆及品质改良等方面的研究进展进行了较全面的综述。 Progress in the Biotechnology of Legume Forage Plants ZHANG Zhen-xia1,2,FU Yi-kun1,CHU Cheng-cai2 1.College of Tasture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.Institute of Genetics and Developmental Biology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China Abstract:As important forage crops,legume forage plants can play an important role in improving natural environment,maintenins water and soil.With development of molecular biology and improvement of plant transformation techniques,molecular breeding of legume forage plants by biotechnology is possible.This review summarized recent progress on improvement of several forage crops,including improvement of nutrient quality,increase of biomass,enhancement of the assimilation and efficient absorb of nutrient element,and enhancement of abiotic and biotic stress resistance. Key words：legume forage plants; transgene; progress