三七鲨烯合酶基因在三七根、茎、芦头中的转录表达与三萜皂苷合成

三萜皂苷是三七、人参等重要药用植物的主要有效成分．采用改进的异硫氰酸胍法提取到三七RNA,经RT-PCR克隆技术获得三七三萜合成通路关键酶之一鲨烯合酶(squalene synthase, SS) cDNA,长1 270 bp,读码框架编码415个氨基酸．比对分析表明,推衍的三七SS氨基酸序列与人参、积雪草、青蒿、拟南芥和水稻SS的一致性分别为98%、89%、81%、78%和71%．利用实时荧光定量RT-PCR技术对三七根、茎、芦头的SS转录表达研究发现,一年生三七根SS基因转录表达量最高,高于茎和芦头的表达;但总皂苷含量是:芦头>叶>根>茎．可能与SS之后其它三萜合成关键酶的活性差异或/和三萜合成后的定向输送及累积有关．     

人参皂苷生物合成和次生代谢工程

人参皂苷属于植物三萜皂苷类化合物,是传统名贵药材人参和西洋参的主要活性成分,具有抗炎、抗氧化作用,还有广泛的抗肿瘤作用。人参皂苷与植物甾醇共享前期代谢途径,通过2, 3-氧化鲨烯环化步骤进入三萜代谢分支途径,在三萜碳环骨架复杂修饰的基础上形成人参皂苷。综述了近年人参皂苷生物合成途径及关键酶基因研究的最新进展,揭示了人参皂苷生物合成的基本途径,对途径中关键酶的基因进行了综述,并结合次生代谢工程技术, 探讨了该技术在人参皂苷生物合成中的应用前景。     

植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

三萜皂苷是由三萜苷元、糖基、糖醛酸等组成的C30萜类化合物,是许多药用植物的主要活性成分,具有广泛的药理作用。三萜皂苷的生物合成包括前体和三萜皂苷骨架的形成以及调控皂苷结构多样性的后修饰。三萜皂苷的后修饰包括三萜骨架的氧化/羟基化和糖基化,分别由不同超基因家族编码的细胞色素P450单加氧酶和糖基转移酶进行催化。三萜皂苷通过后修饰最终可形成多种单体皂苷。目前,已在少数植物中识别和确认了个别与三萜皂苷生物合成相关的关键后修饰酶,发现了部分很可能参与后修饰过程的候选基因。该文就近年来国内外有关三萜皂苷生物合成途径关键后修饰酶的研究进行综述,为进一步开展相关研究和对合成精细途径的解析提供参考。     

益智不同组织多糖含量及其生物合成途径分析

为了解益智（Alpinia oxyphylla）多糖生物合成途径关键酶功能,对其茎、叶、果实中的多糖含量及其单糖组成进行了研究,并采用Real-Time qPCR分析了益智多糖生物合成关键酶基因的表达模式。结果表明,益智多糖含量依次为果实 > 叶 > 茎,主要由葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖组成;利用益智转录组数据共获得47 690条unigenes,其中31 892条在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库获得注释,其中208个unigenes参与益智多糖的生物合成,涉及15个酶。表达分析表明,所筛选的18个基因在茎、叶、果实中均有表达,14个基因在果实中的表达量最高,以糖基转移酶基因和UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因的表达量最高,且其表达模式与不同组织中葡萄糖含量的变化一致。     

羽叶三七的转录组测序与三萜皂苷生物合成的关键酶基因的识别

羽叶三七是五加科人参属的名贵药材,三萜皂苷为羽叶三七最主要的活性成分。为了探索羽叶三七根茎中皂苷物质生物合成的分子基础,采用Illumina Hi Seq 2000高通量测序获得羽叶三七根茎的转录组数据;使用Trinity和TGICL软件实现Uni Gene的de novo拼接;基于BLAST完成Uni Gene的蛋白功能注释、KOG功能注释、GO分类和KEGG代谢通路分析。最终通过de novo拼接注释得到Uni Gene 62 240个。研究发现,羽叶三七根茎部表达的26个Uni Gene与三萜碳环骨架合成相关;三萜合成通路中的关键酶FPS、SS、SE等,分别有11 114个Uni Gene。该研究发现的三萜皂苷合成相关候选基因对于阐明羽叶三七三萜皂苷合成方式研究提供了理论基础。     

三萜皂苷生物合成途径研究进展

三萜皂苷是一类重要的植物次生代谢产物,在体外具有抗癌、抗病毒、降低胆固醇等药理学作用。由于三萜皂苷生物合成途径中的关键酶在细胞中的表达水平较低,决定了其在植物中的含量低,因而对其生物合成途径的探讨具有重要的现实意义和应用价值。     

五叶木通营养器官解剖结构与三萜皂苷的积累关系

采用显微制片技术、组织化学定位和三萜皂苷定量分析方法,对五叶木通的营养器官分别进行了三萜皂苷的组织化学定位、含量和解剖结构特征研究。结果表明：三萜皂苷在五叶木通不同营养器官中的含量不同,含量测定与组织化学定位推测的结果吻合,叶＞根＞茎;三萜皂苷在同一营养器官的不同发育时期含量不同,总的规律是：老叶＞幼茎＞幼根＞幼叶﹥老根﹥老茎。三萜皂苷在不同器官中具有明确的积累位置：根中主要是次生韧皮部和周皮;皮层和次生韧皮部是茎中三萜皂苷积累部位;叶内则以栅栏组织为主。五叶木通根中初生木质部二原型,次生木质部内导管多为单管孔,少数为管孔链,纤维含量丰富。茎中韧皮纤维丰富,在幼茎中纤维成束状罩在初生韧皮部的外方,在次生韧皮部中纤维呈带状环绕在外方。叶为异面叶。     

无患子RT-qPCR内参基因的筛选与验证

无患子根、茎、叶、花和果皮均含有生物活性物质三萜皂苷,为了解三萜皂苷生物合成途径中相关基因的表达水平,需要筛选稳定表达的内参基因。以无患子根、茎、叶、芽、雄花、雌花和不同发育时期的果皮为材料,根据无患子转录组数据,选择Sm18S,SmACT,SmTBCC,SmEF-1α,SmRPL1,SmRPS26,SmUBC12,SmUBP等8个基因作为候选内参基因。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测这些候选内参基因的表达量,并利用geNorm、NormFider和BestKeeper三个软件及RefFinder在线分析工具评价候选内参基因的稳定性。结果表明,8个候选内参基因的表达量在所有样本间的变化幅度存在差异;geNorm、NormFinder和BestKeeper 3个软件筛选出的最佳内参基因略有不同;综合分析结果表明SmACT、SmRPL1和SmUBP表达较为稳定,SmEF-1α稳定性最差;以SmACT、SmACT+SmRPL1组合和SmACT+SmRPL1+SmUBP组合为内参对三萜皂苷生物合成途径中的8个候选基因进行校准所得的表达量基本上保持一致,且相对表达量结果与转录组数据基...     

珠子参中法尼基焦磷酸合酶(FPS)对皂苷生物合成的影响研究

珠子参作为名贵中草药已有上千年应用历史,珠子参皂苷是珠子参的主要活性成分,由达玛烷型和齐墩果烷型三萜皂苷组成。目前,对珠子参皂苷的生物合成了解甚少,有必要开展与皂苷合成相关的基础研究工作。已有报道表明,法尼基焦磷酸合酶（FPS）可能是植物中皂苷合成的关键酶。本研究克隆了珠子参FPS基因（PjFPS）的cDNA序列,并对其进行了生物信息学分析。基于PjFPS序列构建了珠子参过表达载体pCAMBIA2300s-PjFPS,将其转化到珠子参细胞中,成功获得阳性转基因细胞;测定了阳性细胞系中PjFPS基因的相对表达量、FPS酶活、皂苷以及植物甾醇含量的变化。结果表明,与野生型珠子参细胞相比,PjFPS转基因珠子参细胞系中,PjFPS基因的相对表达量、FPS酶活以及皂苷含量均有不同程度的提高。而且,由于皂苷合成代谢流的增加,也促进了相关重要关键酶基因的表达。在效果最好的阳性细胞中,PjFPS基因的相对表达量、FPS酶活、皂苷含量分别为对照的12、4和3倍;同时,转基因细胞系的植物甾醇含量也有所升高。本研究通过对皂苷合成途径关键酶基因的调控实现了对皂苷生物合成的调节,为获得高效、稳定的珠子参皂苷合成调控技术提供理论参考和依据。     

植物三萜皂苷生物合成途径及调控机制研究进展

三萜皂苷是一类天然存在的结构多样的三萜苷类化合物,广泛分布于植物中.三萜皂苷不仅是植物抵御病原微生物和食草动物的防御化合物,还具有多种药理活性,被广泛应用在医药、日化、食品、农业等领域.近年来,随着科学技术的发展和研究的深入,植物三萜皂苷生物合成途径的基本框架及调控机制研究已经取得了一定的进展.植物三萜皂苷种类繁多、结构复杂,虽然有着共同的前体合成途径,但后修饰阶段具有高度特异性和多样性.本文综述了三萜皂苷的生物合成途径、关键酶基因、转录调控以及微生物细胞工程方面的研究进展,并对今后的发展方向进行了展望,以期为相关领域的研究提供参考.     

基于RNA-Seq技术的连翘转录组组装与分析及SSR分子标记的开发

连翘既是传统的中药材,又是优良的城市绿化树种,具有重要的经济价值和生态价值.但是连翘基因资料非常匮乏,限制了其分子生物学和基因功能的研究.本研究以连翘根、茎、叶、花和果实等器官的混合样品作为材料,利用Illumina Hi SeqTM 2500测序平台对其进行转录组测序.共获得23164327条干净数据(clean reads),总碱基数为4678791021 bp.Clean reads经de novo组装后获得45112条unigenes.进一步利用五大公共数据库进行同源比对,注释了28699条unigenes.其中,473个基因参与了连翘次生物质的合成和代谢,包括81个与苯丙氨酸和苯丙烷代谢相关的基因.对这81个基因的分析表明,有4个基因编码苯丙氨酸脱氨酶,1个基因编码肉桂酸4-羟化酶,2个基因编码4-香豆酰:辅酶A连接酶.这3个酶催化了连翘中主要药用活性物质苯乙醇苷和木脂素前体肉桂酸衍生物的生物合成.此外,还发现了2个松脂醇-落叶松树脂醇还原酶和1个开环异落叶松脂醇脱氢酶编码基因,这2个酶是木脂素合成的关键酶.最后,分析了长度在1 kb以上的12721个unigenes的基因结构,检测到3199个SSR位点,并对其中40个位点进行了验证.本研究不仅为连翘基因克隆和分子生物学研究提供了丰富的基础数据信息,而且为连翘遗传多样性研究、指纹图谱构建和分子标记辅助选育奠定了分子基础.     

三萜皂苷生物合成相关糖基转移酶研究进展

三萜皂苷具有独特的化学性质和丰富的药理活性,在医药、保健品、化妆品、食品添加剂、农业等方面被广泛应用.尿苷二磷酸(UDP)依赖的糖基转移酶(UGTs)是催化三萜皂苷生成的关键酶,对三萜皂苷的结构及其药理活性多样性的形成有重要作用.文中基于UGTs来源及受体底物结构类型对参与植物三萜皂苷生物合成的UGTs进行了综述,并展...     

走马胎三萜皂苷合成相关基因表达分析北大核心CSCD

走马胎是我国华南地区重要的民族药物,其体内的次生代谢物三萜皂苷具有多种药用功效。为了解三萜皂苷含量变化以及生物合成通路相关基因的调控规律,该研究对走马胎在不同组织部位以及不同外源激素处理下所呈现的表达模式进行了比较分析。结果表明:(1)三萜皂苷含量在不同组织部位间和外源激素处理下均存在显著差异,具体表现为根部组织的含量显著高于叶部组织的,而用外源水杨酸(SA)与茉莉酸甲酯(MeJA)喷施处理后其含量低于对照组(CK)。(2)对这两个差异比较组进行qRT-PCR分析结果显示,相比叶部组织,在根部组织中AkPMD、AkHDS、AkSS、AkSM以及与三萜皂苷合成相关的走马胎P450家族、UGT家族基因皆有不同程度的上调;外源SA与MeJA处理会导致合成途径上游的AkPMD、AkHDS、AkSS、AkSM上调,而下游的P450家族、UGT家族基因则有所下调。因此,通过对不同组织部位和不同外源激素处理这两种差异表达模式的比较研究,可推测在这两种表达模式下走马胎三萜皂苷的合成更多地与下游特异化修饰的酶相关。