盾叶薯蓣响应低磷胁迫的生理代谢及基因表达特征分析

为探讨盾叶薯蓣在低磷胁迫下的生理变化、甾体皂苷类成分代谢及基因表达的响应特征，本研究选取河南南阳产盾叶薯蓣进行模拟低磷胁迫实验，在不同时期对根际基质中的磷含量(全磷、速效磷、磷酸铝盐、磷酸铁盐、磷酸钙盐)和土壤酸性磷酸酶(soil acid phosphatase, S-ACP)活性、植株根系发育特征(总根长、总投影面积、总表面积),各部位过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性及甾体皂苷类成分含量等指标进行分析，确定盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期，并利用RNA-Seq测序对关键时期盾叶薯蓣根茎、叶片、地上茎3个部位中的基因表达特征进行分析。研究发现低磷胁迫处理后盾叶薯蓣根际基质中易吸收态磷含量显著降低，其抗氧化酶(POD、SOD)与酸性磷酸酶活性均显著升高，根系发育受阻；低磷胁迫可明显影响盾叶薯蓣中甾体皂苷的合成与积累，且不同部位响应特征不同；胁迫初期为盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期；响应低磷胁迫关键时期的盾叶薯蓣基因表达存在明显的组织特异性，对三个处理组不同部位基因表达量与代谢通路进行分析，分别从盾叶薯蓣...     

盾叶薯蓣自然变异类型间的比较研究

对取自云南期纳的二倍体和三倍体盾叶薯蓣植株以及重庆城口的四倍体植株进行了形态学、染色体数目及同工酶的比较研究。结果表明,这3种类型植株在叶片形态上有明显的差异。二倍体的染色体数目是2n=2x=20,三倍体为2n=3x=30,四倍体为2n=4x=40;酯酶(EST)和超氧化物歧化酶(SOD)酶谱显示,3种类型植株之间具有明显的相关性,但多倍体较二倍体的酶带条数少且着色浅。这些差异除了有地理分布不同的因素外,倍性的不同也是很重要的因素。     

高效转化黄姜皂苷为薯蓣皂苷元菌株的筛选及转化条件优化

薯蓣皂苷元是甾体激素类药物重要的生产原料,在制药工业中有广泛应用。传统的生产方法是黄姜酸解法,污染严重。为寻找更清洁高效的生产方式,从本实验室保藏的菌株中筛选出一株赤霉菌Gibberellaintermedia WX12(层出镰孢菌Fusarium proliferatum的有性阶段),能将黄姜中的皂苷转化为薯蓣皂苷元。采用统计学实验设计方法对其转化培养基进行研究,优化的转化培养基配方为(g/L):葡萄糖20.6;酵母膏5.0;氯化钠1;磷酸二氢钾3;硫酸锌1.5;黄姜酶解物3。采用以上优化参数,薯蓣皂苷元的得率提高到(31±0.3)mg/g干黄姜,较优化前提高了3倍。这是目前关于赤霉菌转化黄姜中皂苷的首次报道。     

穿龙薯蓣DnSQS基因的克隆及表达分析

角鲨烯合成酶(SQS)是植物甾醇和萜类化合物合成的关键酶之一。为了揭示穿龙薯蓣SQS基因的功能,该研究以穿龙薯蓣cDNA为模板,采用PCR方法克隆DnSQS基因,并对得到的序列进行生物信息学分析。采用HPLC方法检测不同组织的薯蓣皂苷元含量,采用实时荧光定量PCR技术分析DnSQS基因在不同组织、激素诱导及非生物胁迫下的表达特征。结果表明：(1)成功克隆得到穿龙薯蓣2个基因DnSQS1与DnSQS2,二者分别编码409和433个氨基酸,但编码的蛋白二级结构均以α螺旋和无规则卷曲为主,都存在由α螺旋折叠形成的保守催化中心以及2个富含天冬氨酸的功能结构,都具有2个跨膜螺旋结构,并且都定位于内质网。(2)DnSQS1和DnSQS2与盾叶薯蓣DzSQS的亲缘关系较近,2个DnSQS蛋白在进化上相对保守。(3)不同组织的薯蓣皂苷元含量存在差异,其含量大小依次为叶>根状茎>地上茎>根;DnSQS1与DnSQS2基因在不同组织中的表达也具有显著差异,其中DnSQS1在地上茎中表达水平最高,DnSQS2在叶中表达水平最高。(4)以激素MeJA、ABA、SA、Eth及非生物胁迫H