粗毛淫羊藿的类黄酮异戊烯转移酶基因的克隆与表达分析

药用植物淫羊藿富含异戊烯类黄酮,LC-MS定量分析表明,3～4月份粗毛淫羊藿叶片处于变色期时淫羊藿苷含量最高。通过简并引物和RACE-PCRAL粗毛淫羊藿叶片获得异戊烯转移酶同源基因（命名为EaPTI）。序列分析表明,EaPTI与维生素E合成相关的尿黑酸异戊烯转移酶位于同一进化枝,靠近类黄酮异戊烯转移酶。RT-PCR结果显示,EaPTI在叶片和幼茎中表达显著。     

丹参SmPI1和SmPI2基因克隆及胁迫表达研究

该研究从药用植物丹参中克隆了SmPI1和SmPI2蛋白酶抑制剂基因,采用生物信息学和实时荧光定量PCR方法对其序列及表达模式进行了分析。序列分析结果表明,丹参SmPI1和SmPI2基因分别含有一个长度为222bp和216bp的开放阅读框,编码73和71个氨基酸;2个编码蛋白都无跨膜结构域和信号肽,预测都定位于细胞质中;SmPI1和SmPI2蛋白与川桑、可可、苜蓿等植物的蛋白酶抑制剂基因相似性较高,分别为58%、52%、53%和54%、56%、51%。实时荧光定量PCR结果表明,SmPI1和SmPI2基因受茉莉酸甲酯(MeJA)和甘蓝黑腐病黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv.Campestris,XC)显著诱导,说明丹参SmPI1和SmPI2基因可强烈响应这两类胁迫,可能参与丹参中两类胁迫分子途径相关的抗性反应。     

假单胞菌DLL-E4尿黑酸降解基因的克隆与功能的初步分析

通过接合转移将质粒pSC123上的转座子Tn5随机插入到DLL-E4基因组DNA中,从大约8,000个突变子中筛选到1株在LB培养基上积累红褐色物质的突变株M18,该突变株不能以L-苯丙氨酸(L-Phenylalanine, Phe)为唯一碳源生长。SEFA-PCR扩增转座子侧翼序列发现其与已报道的尿黑酸1,2-双加氧酶基因hmgA的同源性为92%。将hmgA定向克隆至表达载体pET-29a中,转化至Escherichia coli BL21,经IPTG诱导后可表达分子量约为48kD的蛋白;诱导后转化子粗酶液对尿黑酸有很好的降解效果。将hmgA连入自杀性载体pEX19Gm,通过同源重组整合至M18染色体中,使其恢复了DLL-E4利用Phe的能力,证实了HmgA是尿黑酸苯环裂解酶。     

产对香豆酸酿酒酵母工程菌株的构建与优化

对香豆酸是黄酮类、芪类等天然活性化合物的重要前体,在生物医药、食品等行业应用广泛。与传统植物提取和化学合成相比,微生物合成对香豆酸因其具有生产周期短、转化效率高等优势而得到广泛关注。为构建高产对香豆酸酵母工程菌株,以酿酒酵母为出发菌,通过敲除酪氨酸合成竞争路径基因ARO10和PDC5,突变芳香族氨基酸合成调控基因ARO4~(K229L)与ARO7~(G141S)、解除酪氨酸负反馈抑制、并整合酪氨酸解氨酶FjTAL,获得的工程菌C001对香豆酸产量为296.73 mg/L。为进一步提高对香豆酸合成前体积累,分别敲除8个与氨基酸、糖类等转运相关基因并强化糖异生途径,分析其对对香豆酸积累的影响。结果表明,敲除GAL2及过表达EcppsA,对香豆酸产量提高至475.11 mg/L。最后,分析了FjTAL蛋白锚定至酵母液泡对产物积累的影响,结果表明其定位液泡后对香豆酸产量明显提升,达到593.04mg/L。通过强化前体物供应,阻断竞争旁路途径,利用亚细胞定位等策略有效提高对香豆酸产量,为后续黄酮类及芪类化合物的合成提供高效平台菌株,具有重要的应用前景。     

尿黑酸对拟南芥酪氨酸降解缺陷突变体sscd1的影响

为了了解尿黑酸对拟南芥酪氨酸降解途径的影响,探讨植物中酪氨酸降解途径在长日照下是否被抑制,本研究以拟南芥野生型Col-0和酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1、hgo为实验材料,通过在培养基添加尿黑酸处理,分析长、短日照下尿黑酸对幼苗生长的影响,同时采用q RT-PCR分析尿黑酸对酪氨酸降解途径关键基因HGO、MAAI和SSCD1表达的影响。结果发现:在短日照下,尿黑酸处理能够加速酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1的死亡;在长日照下,尿黑酸也能导致sscd1突变体的死亡;尿黑酸处理上调拟南芥野生型、酪氨酸降解缺陷突变体sscd1中MAAI和HGO的表达,其中MAAI表达在sscd1突变体中的上调幅度更大。以上结果说明,外源尿黑酸处理确实可以激活植物体内酪氨酸降解途径,而且植物中酪氨酸降解途径在长日照下不会被抑制。此外,研究结果进一步证明酪氨酸降解途径中间代谢产物的积累可导致sscd1突变体的死亡。     

转基因水稻中过表达OsHGGT基因提高种子三烯生育酚含量的研究

旨在提高稻米中三烯生育酚的含量,将来源于日本晴尿黑酸牻牛儿基牛儿基牻转移酶(homogentisic acid gerany-lgeranyl transferase,HGGT)基因导入粳稻品种武育粳3号过量表达。经PCR和RT-PCR分析证明外源基因已导入水稻中并能够在水稻胚乳中表达。HPLC测定结果表明,过表达HGGT后,转基因水稻种子糠层及胚乳中γ-三烯生育酚和总三烯生育酚的含量分别是未转化对照的1.52和1.67倍,且三烯生育酚的积累并未导致总生育酚含量的降低,最终糠层及胚乳中总三烯生育酚与总生育酚的比值分别提高到0.82和1.82,极显著高于(P<0.01)未转化对照(分别为0.54和1.27)。     

泛酸的功能和生物合成

泛酸是辅酶A(CoA)和酰基载体蛋白(ACP)生物合成的重要前体物质,参与生物体内碳水化合物、脂肪酸、蛋白质和能量代谢.在人体中还参与类固醇,褪黑激素、抗体和亚铁血红素的合成.生物体内的泛酸合成是由酮泛解酸羟甲基转移酶(PanB),酮泛解酸还原酶(PanE),L-天冬氨酸-α-脱羧酶(PanD)和泛酸合成酶(PanC)四种酶协同催化下完成的.由于泛酸合成途径只存在于植物和低等生物中,选择该生物合成途径酶作为药物靶点将会有高度的选择性.本文综述了泛酸的功能和已经研究清楚大肠杆菌和分支结核杆菌中的泛酸生物合成途径所涉及的酶的结构和特性.     

尿黑酸氧化酶的多种分子形式

大白鼠肝脏尿黑酸氧化酶经丙酮,硫酸铵等步骤处理,再经过平板淀粉电泳的分离,此活力可以提高1000倍。利用平板淀粉电泳技术,由大白鼠肝脏中分离出三个具有尿黑酸氧化酶活力的酶蛋白。其中一个在电泳过程中移向正极,该部分酶制剂对反应系统中亚铁离子的要求比较严格,对尿黑酸的米氏常数等于1.4×10~(-3)M,高浓度底物有明显的抑制作用。第二个尿黑酸氧化酶亦趋向正极,但速度较慢,活力较低。第三个尿黑酸氧化酶的电泳位置接近负极端点,即使在没有任何辅因子参加的系统中亦具有一定水平的酶活力。后两个尿黑酸氧化酶对底物的米氏常数均为5.0×10~(-4)M,高浓度底物没有抑制现象发生。证明三个尿黑酸氧化酶催化同一个反应,而彼此的性质有区别,是一个具有多种分子形式的同工酶。本文对尿黑酸的自氧化以及影响自氧化的各种因子进行了分析讨论。     

高浓度2-KLG对氧化葡萄糖酸杆菌WSH-003中2-KLG合成途径关键基因表达的影响

【目的】研究高浓度的2-KLG对其生产菌株氧化葡萄糖酸杆菌生产过程中关键的脱氢酶合成基因、辅因子合成基因及其转运蛋白编码基因的影响。【方法】测定高浓度梯度2-KLG下氧化葡萄糖酸杆菌的生长情况,确定合适的添加浓度对氧化葡萄糖酸杆菌进行胁迫。使用实时定量PCR技术检测2-KLG合成中关键山梨醇脱氢酶基因sld AB、关键辅因子PQQ合成基因pqq ABCDE及5个潜在转运蛋白合成基因的变化。【结果】根据氧化葡萄糖酸杆菌在2-KLG高浓度梯度下生长测定实验结果,选定40、80和120 g/L 2-KLG作为添加浓度。实时定量PCR结果显示,在高浓度的2-KLG压力下,PQQ合成基因pqq ABCDE未受到显著影响,山梨醇脱氢酶基因sld AB以及部分PQQ潜在转运蛋白编码基因的表达均显著下调。【结论】高浓度2-KLG会抑制氧化葡萄糖酸杆菌中山梨醇脱氢酶基因的表达,有可能会影响辅酶PQQ的转运,但不会显著影响辅酶PQQ的合成。     

链格孢菌毒素合成相关基因研究进展

链格孢属真菌(Alternaria Nees)是世界上分布最广泛的真菌之一,可产生9种寄主选择性毒素(host-selective toxins,HST)。根据寄主不同,将链格孢属的7个生理小种称为链格孢菌(Alternaria alternata)的7种致病型。每种致病型产生的HST都是低分子质量的次级代谢产物,只对敏感品种有毒,对抗性品种无毒。参与HST生物合成的基因都是多拷贝的,这些共同表达的基因组成基因簇。各致病型的基因簇位于一条小于2.0Mb的conditionally dispensable(CD)染色体上,CD染色体的不稳定性不影响菌丝的生长和孢子的萌发,但与菌株的致病力有关。从链格孢菌6种致病型得到毒素合成基因,日本梨致病型、草莓致病型、橘致病型有共同的EDA结构域,这3种致病型有很多EDA生物合成需要的同源基因。HST的分子遗传学研究为链格孢菌不同致病型的演化提供了新的见解。     

COI1参与茉莉酸调控拟南芥吲哚族芥子油苷生物合成过程

芥子油苷是一类具有防御作用的植物次生代谢产物,外源激素茉莉酸对吲哚族芥子油苷的合成具有强烈的诱导作用,但茉莉酸调控吲哚族芥子油苷生物合成的分子机制并不清楚。以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的野生型和coi1-22、coi1-23两种突变体为研究材料,通过茉莉酸甲酯(MeJA)处理,比较了拟南芥野生型和coi1突变体植株吲哚族芥子油苷含量、吲哚族芥子油苷合成前体色氨酸的生物合成基因(ASA1、TSA1和TSB1)、吲哚族芥子油苷生物合成基因(CYP79B2、CYP79B3和CYP83B1)及调控基因(MYB34和MYB51)的表达对MeJA的响应差异,由此确定茉莉酸信号通过COI1蛋白调控吲哚族芥子油苷生物合成,即茉莉酸信号通过信号开关COI1蛋白作用于转录因子MYB34和MYB51,进而调控吲哚族芥子油苷合成基因CYP79B2、CYP79B3、CYP83B1和前体色氨酸的合成基因ASA1、TSA1、TSB1。并且推断,COI1功能缺失后,茉莉酸信号可能通过其他未知调控因子或调控途径激活MYB34转录因子从而调控下游基因表达。     

茉莉酸和乙烯信号途径参与了油菜菌核病防卫反应

茉莉酸(JA)和乙烯(ET)介导的信号防卫反应在植物抗病性方面具有重要作用。用核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)分别接种甘蓝型油菜(Brassica napus)抗病品种中双9号和感病品种84039,通过荧光定量RT-PCR方法探测JA和ET的关键合成基因及其信号途径标志基因的相对表达水平。结果显示,S.sclerotiorum在这两个品种中都能够诱导这些基因的表达,并且这些基因的相对表达水平在中双9号中显著高于84039;甲基茉莉酸(MeJA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的药理学实验结果显示JA和ET信号反应能够相互促进,并且JA和ET信号反应本身存在自我放大的功能。这些结果表明茉莉酸和乙烯信号转导途径参与了甘蓝型油菜菌核病防卫反应。     

丹参Dirigent基因家族的发现与生物信息学分析

Dirigent(DIR)蛋白基因是植物木质素合成过程中一类重要的基因,几乎存在于所有维管植物中,然而药用植物丹参中的DIR和类DIR蛋白基因(SmDIR)还没有被研究过。本研究通过生物信息学方法,对已在Gen Bank上登录的9个丹参转录组数据库进行整合拼接分析,发现了33个SmDIR基因片段,其中5条为完整序列。通过对5条完整SmDIR基因的序列特征、理化性质、跨膜结构域、信号肽、导肽、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、三级结构及结构域等进行预测分析,并将丹参DIR蛋白序列与其它植物的DIR蛋白进行同源比对,构建了丹参和模式植物拟南芥DIR蛋白家族的系统进化树。结果表明,这5条丹参DIR基因的开放阅读框都在594 bp上下,分子量为21.47 k D左右。除了SmDIR5,其余SmDIR蛋白的理论等电点(p I)均低于7,在5.60~6.50范围内,说明大多数丹参的DIR蛋白略呈酸性。Thr、Val、Gly、Leu和Ser等氨基酸是这些SmDIR蛋白共有的主要氨基酸。研究还发现这些丹参DIR蛋白表现出明显的疏水区和亲水区,均存在分泌途径信号肽,可能存在跨膜结构域。蛋白质二级结构中最主要的结构元件是无规则卷曲。氨基酸同源性比对显示,SmDIR4与Erythranthe guttata的类DIR蛋白同源性较高,SmDIR1、SmDIR2、SmDIR3和SmDIR5与芝麻的类DIR蛋白同源性较高。与拟南芥的进化分析显示,这些丹参DIR蛋白基因被分为两大类,归属DIR-b和DIR-d亚家族。本研究对丹参DIR蛋白序列特征进行了系统分析,可为今后深入研究该蛋白提供有利参考。     

广藿香FPPS基因原核表达及茉莉酸甲酯对FPPS表达量的影响

法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPPS)是广藿香甲羟戊酸途径中萜类物质生物合成的关键酶,其催化异戊二烯焦磷酸(IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)合成萜类物质前体法尼基焦磷酸。为了进一步研究广藿香萜类合成途径的分子机制,该文通过逆转录聚合酶链式反应获得FPPS基因的cDNA序列,利用生物信息学软件预测FPPS编码蛋白的理化性质、结构和功能。结果表明:(1)该序列的开放阅读框全长1 050 bp,编码349个氨基酸,预测分子量为40 KD,等电点为5.43,存在一个结构域,参与异戊二烯化合物的合成,不存在信号肽,亚细胞定位于细胞质;系统发育分析结果显示,广藿香FPPS氨基酸序列和丹参(Salvia miltiorrhiza)、撒尔维亚(S. officinalis)的氨基酸序列亲缘关系最近。(2)使用无缝克隆技术构建pET-32b-FPPS原核表达载体,并导入菌株BL21(DE3)中,考察不同浓度异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)对诱导融合蛋白的表达量的影响。结果发现融合表达蛋白以包涵体形式存在沉淀中,4个浓度的IPTG诱导蛋白表达效果差异不明显。(3)采用荧光定量技术分析0.10、0.25 mmol·L-1MeJA对FPPS基因表达水平的影响,发现0.10 mmol·L~(-1)MeJA诱导后FPPS基因的表达量趋势是先升高后降低再升高再降低; 0.25 mmol·L~(-1)MeJA诱导后FPPS基因的表达量趋势是先降低后升高再降低。因此,推测植物体内MeJA浓度的变化能影响FPPS基因的表达,高浓度具抑制作用,低浓度具促进作用。本研究为广藿香萜类合成途径的研究奠定基础,以及为后续基因功能验证提供理论参考。     

铜绿假单胞菌色素代谢相关基因的研究

首次应用Mu转座重组技术研究铜绿假单胞菌色素合成与调控的机制。通过一系列的表型筛选,得到8株色素合成能力改变的突变子。经基因克隆、核苷酸测序研究,证明转座子分别插入到hmgA、ptsP、sucC、phzS、phzF1五个基因中。hmgA基因转座失活导致酪氨酸分解代谢中间产物尿黑酸的积累,后四种情况转座突变显著地影响了铜绿假单胞菌最重要的色素绿脓素（pyocyanin）的合成,其中PhzS和phzF1是绿脓素合成过程中的结构基因,ptsP基因是1个磷酸转移酶系统的重要组分,sucC基因的产物是三羧酸循环中的琥珀酰辅酶A合成酶,对后两个基因在色素合成的调控方面可能起到重要作用的报道尚属首例。     

川西獐牙菜SmDL7H基因原核表达及组织表达

该研究根据川西獐牙菜转录组信息获得7-脱氧马钱子酸羟化酶(SmDL7H)基因的全长cDNA序列,对该基因进行同源克隆、生物信息学分析,并构建原核表达载体、转化大肠杆菌、进行原核表达和组织特异性表达分析,以探讨川西獐牙菜裂环烯醚萜合成途径中关键酶7-脱氧马钱子酸羟化酶(SmDL7H)基因的功能,为研究裂环烯醚萜类化合物合成途径奠定基础。结果表明:(1)成功克隆了川西獐牙菜SmDL7 H基因(GenBank登录号为MH243070);SmDL7 H基因开放阅读框为1 554bp,编码517个氨基酸,相对分子质量为59.5kD,等电点9.02;生物信息学预测SmDL7 H基因编码蛋白无信号肽。(2)多序列比对及进化树分析显示,SmDL7 H编码的蛋白与滇龙胆、长春花、金银花等植物的DL7 H基因编码的蛋白具有较高相似性。(3)将SmDL7 H基因连接到pET-28a原核表达载体,转化大肠杆菌Rosetta(DE3),用0.1mol/L IPTG于25℃诱导12h,原核表达分析发现在59.5kD处有目的蛋白出现,表明与之前预测的蛋白大小一致。(4)荧光定量PCR分析显示,SmDL7 H基因在川西獐牙菜叶、茎、花、根、愈伤组织中均有表达,其中在叶片中表达量最高,在根中表达量最低。     

分离自苏云金芽胞杆菌的首例细菌乌头酸异构酶TbrA的酶学性质研究

[目的]乌头酸异构酶(aconitate isomerase,AI)可介导具有多重生物学活性及应用潜力的小分子物质反式乌头酸(trans-aconitic acid,TAA)的合成.本文通过表征来自苏云金芽胞杆菌的生物体首条AI基因(tbrA)的产物——TbrA蛋白的催化性质,填补人们对于AI酶学特性的认识.[方法]我...     

紫苏Pfgpat9基因的鉴定与功能分析

甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)是三酰甘油(TAG)合成过程中的关键酶。本研究从油料作物紫苏中筛选鉴定得到甘油三磷酸酰基转移酶基因Pfgpat9,并揭示其编码蛋白特征及基因功能。从紫苏转录组数据库中筛选获得gpat9基因片段,以优选品种‘晋紫苏1号’为材料,通过RT-PCR技术克隆获得该基因的开放阅读框(ORF)全长序列,命名为Pfgpat9;利用实时荧光定量PCR方法分析Pfgpat9基因在紫苏根、茎、叶、花及不同发育时期种子(开花后10、20、30、40 d)中的组织表达特性;通过双酶切将紫苏Pfgpat9基因完整的ORF序列连接到酵母表达载体pYES2.0上,将重组质粒转化至野生型酵母菌株INVSc1和缺陷型酵母gat1,并验证该基因的功能。结果显示:紫苏Pfgpat9基因ORF为1 116 bp,共编码371个氨基酸,理论等电点pI为8.96,不稳定系数为46.67,亲水性系数为-0.108,是一种亲水性不稳定蛋白。紫苏Pfgpat9基因具有典型的GPAT9功能结构域,包含3个典型的跨膜螺旋区;多序列比对分析表明,紫苏PfGPAT9蛋白与油橄榄、茶树和向日葵GPAT9蛋白的亲缘关系较近;qRT-PCR分析显示,Pfgpat9基因在紫苏不同组织中均表达,在种子发育不同时期表达量呈先升高后降低趋势,在开花后20 d表达量达到最高;酵母转化结果表明,转Pfgpat9基因野生型酵母和转Pfgpat9基因缺陷型酵母总脂含量均提高,且C16∶0、C16∶1含量均有所提高。研究表明,Pfgpat9基因在紫苏种子油脂合成积累过程中发挥重要作用,这为进一步通过基因工程及转基因技术改良紫苏品质提供了新的方向。     

大肠杆菌突变株高密度生长的多因素分析

【背景】pBHR68是表达聚-3-羟基丁酸酯(Poly-3-Hydroxybutyrate,PHB)合成基因簇的高拷贝质粒,大肠杆菌K-12突变菌株S17-3在携带该质粒时生长密度高,耐低p H且在低pH条件下生长时高产可拉酸(Colanic Acid,CA)。【目的】系统探究与菌种(大肠杆菌S17-3)及质粒(pBHR68)相关的高密度生长现象的分子机理,提示PHB和CA合成代谢与高密度生长的偶联机制。【方法】解析质粒的构成、CA合成途径基因组成对高密度生长现象的影响;利用全基因组同比分析寻找可能的关键突变基因;开展转录组学分析,筛查大肠杆菌S17-3及其转化子在不同培养方式中的转录组数据,通过基因敲除实现基因功能及细胞生长状态的验证。【结果】大肠杆菌S17-3的高密度生长菌与PHB合成的操纵子的过表达以及rhsA的多位点突变相关,RcsA是CA合成与高密度生长中碳代谢流调控的关键调控蛋白。在低pH培养时,敲除可拉酸合成的关键糖基转移酶导致生物量提升;此外,大肠杆菌S17-3/pBHR68的高密度生长还可能与乳糖操纵子异常的转录调控相关,lacZ突变株高密度生长特性消失,而且无法合成可拉酸。【结论】研究分析了引起大肠杆菌S17-3高密度生长的多种因素,为大肠杆菌提高生长密度现象的进一步分析提供了重要线索,也为利用大肠杆菌S17-3的优异生理特性将其改造为寡糖合成的底盘细胞奠定了研究基础。     

构巢曲霉奎尼酸脱氢酶基因qutB在大肠杆菌中的克隆与表达

从莽草酸途径合成奎尼酸（QA）,奎尼酸脱氢酶（QDHase)是必须的,大肠杆菌基因组不含有该酶的编码基因,在构巢曲霉（Aspergillus nidulans)中存在qutB基因编码此酶。以构巢曲染色体DNA为模板,采用PCR扩增得到qutB基因,在大肠杆菌中进行了克隆表达。结果表明,该基因在λ噬菌体的PRPL串联启动子驱动下实现了QDHase的表达。SDS－PAGE显示,重组菌热诱导后出大小约36000的特异蛋白,表达量占菌体总蛋白的19．81％。经酶活性测定,表达产物具有生物学活性,与对照菌株相比,其酶活性提高了27．8倍,为进一步奎尼酸生物合成研究了奠定了基础。