禾谷镰孢犬尿氨酸途径关键酶基因的鉴定与表达分析

为了鉴定禾谷镰孢中KP关键酶基因及其功能,本研究采用生物信息学方法对禾谷镰孢的KP关键酶基因进行了系统分析。研究发现,禾谷镰孢含有KP关键酶IDO(吲哚-2,3-双加氧酶)、AFMID(芳基甲酰胺酶)、KAT(犬尿氨酸氨基转移酶)、KMO(犬尿氨酸单加氧酶)、KYN(犬尿氨酸酶)和HAO(羟基酸氧化酶)。通过分析禾谷镰孢的表达谱数据,发现KP关键酶基因FgIDO、FgAFMID、FgKAT、FgKMO、FgKYN和FgHAO在分生孢子发育、菌丝生长和侵染玉米茎秆的不同阶段表现出较高的表达水平,表明这些基因可能参与分生孢子发育、菌丝生长和侵染过程。整合研究结果和现有文献信息,绘制了禾谷镰孢KP及其关键酶催化反应的模式图,为阐明禾谷镰孢KP调控病菌生长发育和致病力的功能与机制奠定了基础。

药用植物裂环烯醚萜苷类化合物生物合成途径关键酶基因研究进展

裂环烯醚萜苷类化合物是植物体内产生的具有保肝、消炎、降血糖血脂等多重生物活性的次级代谢产物,在临床上应用广泛。该文依据近年来国内外有关裂环烯醚萜苷类化合物生物合成途径及关键酶基因的挖掘与调控机理研究进展,主要对药用植物裂环烯醚萜苷类化合物生物合成途径、关键酶(GPPS、GES、G10H、8HGO、IS、IO、7DLGT、DL7H、LAMT、SLS)与编码基因的研究进展进行综述,为进一步阐明其生物合成途径机制与关键酶调控作用、提高有效活性成分积累、减缓药用植物野生资源紧张等问题提供参考。

不同抗倒性甜荞茎秆木质素合成关键酶基因的表达分析

【目的】测定不同抗倒伏能力甜荞品种在不同时期的茎秆木质素含量及其相关合成酶基因表达量,探讨甜荞茎秆木质素合成积累的关键时期及其关键酶基因,为甜荞抗倒伏育种提供理论依据。【方法】用简并引物扩增得到基因CAD、CCR、F5H、COMT和CCOAOMT的部分CDS序列,在NCBI数据库中进行比对分析;用紫外分光光度法测定4个不同抗倒性甜荞品种在分枝期、盛花期和乳熟期茎秆基部第2节间木质素含量;用荧光定量PCR(q RT-PCR)方法分析木质素合成途径中9个相关基因PAL、4CL、C4H、C3H、CAD、CCR、F5H、COMT和CCOAOMT的表达,用2-△△CT法计算其相对表达量。用Microsoft Excel 2003整理数据和作图,用SPSS 19软件进行方差分析和相关性分析。【结果】扩增得到CAD、CCR、F5H、COMT和CCOAOMT的CDS序列可用于设计后续荧光定量引物。甜荞茎秆木质素含量从分枝期到乳熟期逐渐增加,不同抗倒性品种间,高抗倒伏品种木质素含量在各个时期均显著高于易倒伏品种。基因PAL、4CL、C4H和CCR表达量在品种间和时期间均差异显著或极显著,CCOAOMT在品种间不显著,时期间显著,F5H在品种间差异显著,时期间不显著,C3H、CAD和COMT在品种和时期间差异均不显著。从分枝期到乳熟期,各品种的PAL、4CL、C4H、CAD、CCOAOMT、F5H和CCR表达量均先增后减,在盛花期达最大值,高抗倒伏品种表达量显著高于易倒伏品种;从分枝期到盛花期COMT表达量逐渐下降,易倒伏品种表达量显著高于高抗倒伏品种,乳熟期高抗倒伏品种显著高于易倒伏品种;从分枝期到乳熟期C3H表达量无明显变化规律。木质素含量与PAL、4CL、C4H、CCOAOMT、CAD和CCR基因表达量呈显著正相关,与C3H呈负相关,与COMT在分枝期和盛花期呈负相关,乳熟期呈正相关,与F5H呈正相关。【结论】木质素含量与甜荞茎秆倒伏密切相关,抗倒伏能力强的甜荞品种其茎秆木质素含量高;盛花期是甜荞茎秆木质素合成积累的关键时期;PAL、4CL、C4H、CAD、CCOAOMT和CCR是甜荞茎秆木质素合成的关键酶基因。

木质素生物合成关键酶基因的研究进展

木质素是木材中仅次于纤维素的主要成分,占木材干重15%～35%,影响造纸业的造纸工艺和纸张质量。利用基因工程技术调控木质素生物合成途径中的关键酶基因的表达可以降低木质素含量或者改变木质素成分,开发新型植物资源,从源头降低成本,减少污染。本文介绍了木质素合成的过程,木质素合成关键酶:苯丙氨酸氨解酶(PAL),咖啡酸/5-羟基阿魏酸-O-甲基转移酶(COMT),咖啡酰辅酶-A-O-甲基转移酶(CCoAOMT),阿魏酸-5-羟基化酶(F5H),肉桂酰CoA还原酶(CCR)和(肉桂醇脱氢酶)CAD并统计了在GenBank中注册的木质素合成酶关键基因,论文最后就利用基因工程在改良木质素含量中的应用概况和前景做了讨论。

施氮对椪柑叶片氮同化叶绿素合成关键酶基因表达的影响

【目的】探明施氮对叶片氮同化和叶绿素合成的影响机理。【方法】以5 a生‘太田椪柑’为试材,通过在果实生长发育期连续施氮,定期测定叶绿素含量和光合效率,以及叶片氮同化和叶绿素合成关键酶基因的表达,研究了施氮对太田椪柑叶片氮同化和叶绿素合成中关键酶基因的动态变化。【结果】(1)叶片叶绿素含量及叶片的净光合效率显著地增加;(2)氮同化关键酶基因CrGS2在处理期间相比于对照持续高量表达,CrNADH-GOGAT、CrGOGAT在处理后30 d大幅度过量表达,回到低水平后又呈上升走势,说明氮同化效率得到提高;(3)在叶绿素合成途径中,处理组的关键酶基因CrHEMA1和CrCHLH的表达量在处理30 d后表达量显著增加,回到正常水平后呈逐渐上升趋势,与氮同化相关基因表达的趋势基本一致,对叶绿素的合成和积累有非常重要的作用。【结论】椪柑施氮后通过调控氮同化及叶绿素合成相关酶基因表达,显著提高椪柑叶片叶绿素含量和叶片净光合效率。

刺五加皂苷合成关键酶基因表达的半定量RT-PCR分析

根据已克隆的刺五加鲨烯合酶(squalene synthase,SS)、鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)和β-香树酯醇合成酶(β-amyrin synthase,bAS)基因序列信息设计引物,通过半定量RT-PCR分析了SS、SE和bAS基因在刺五加不同生长发育时期和不同器官中表达量的变化。结果表明,SS、SE和bAS基因在各生长发育时期和各器官中均有表达,但表达量差异显著(P<0.05),三者均在盛花期表达量最高,之后降低,进入果实成熟期后SS和bAS的表达量迅速回升,SE无显著变化。SS和bAS在叶片和根中的表达量较高,SE表达量的最大值出现在叶片和幼茎中。刺五加SS、SE和bAS基因的表达间存在显著的正相关关系(P<0.05)。研究结果为进一步分析关键酶基因对刺五加三萜皂苷生物合成的影响奠定了基础。

烟草类萜生物合成途径中关键酶基因的克隆与表达调控

萜类化合物是烟草重要的香气前体物质,它们的降解产物是烟草最重要的香气来源之一。本研究概述了类萜代谢途径及其相关酶类的克隆与表达调控的研究进展,并对利用类萜代谢工程调控该代谢途径来提高烟草香气品质的应用前景进行了展望。

嫁接对西瓜果实瓜氨酸含量及合成途径关键酶基因表达的影响

[目的]探讨嫁接前后西瓜果实瓜氨酸含量及其合成途径关键酶表达量的变化,从基因表达水平阐明嫁接影响西瓜果实瓜氨酸含量的机制。[方法]以低瓜氨酸品种‘SBD黑’为接穗,以‘西嫁强生’为砧木,插接法嫁接‘,SBD黑’西瓜实生苗为对照。用分光光度法测定果实发育过程中瓜氨酸含量,通过荧光定量分析果实发育过程中瓜氨酸合成途径关键酶基因的表达量变化。[结果]嫁接可以增加西瓜果实发育过程中瓜氨酸含量,且在西瓜果实发育38d时瓜氨酸增加量最大(63%)。在果实发育后期NAGK、GAT基因表达量在嫁接西瓜与未嫁接西瓜果实中相差较大,嫁接西瓜果实中Arginase基因表达量在整个发育过程中始终高于未嫁接西瓜。[结论]嫁接西瓜果实中瓜氨酸含量的升高可能是由于瓜氨酸合成上游基因NAGK、GAT高表达,下游基因Arginase低表达共同作用的结果。

植物香豆素生物合成途径及关键酶基因研究进展

香豆素是来源于苯丙烷代谢途径中重要的次级代谢产物,具有多种生物活性,对植物的生长发育及应答逆境胁迫有重要作用。本研究对香豆素生物合成途径以及所涉及的关键酶基因研究进展进行综述,分析了葡萄糖基转移酶基因家族的系统进化,并对香豆素目前研究的问题进行总结以及今后的研究方向进行展望,以期为香豆素生物合成及其后续研究提供借鉴。

大豆天冬氨酸代谢途径关键酶基因电子定位与结构分析

运用电子定位的方法,利用大豆基因组物理图和遗传图的整合图谱,完成了17个大豆天冬氨酸代谢途径中关键酶基因的定位以及结构分析。结果表明:这些酶基因分别定位在A1、B2、D1a、D1b、D2、F、G、H、J、L和N等11个连锁群上,并获得了相应连锁群区间两侧的标记;在基因结构分析上,AHAS、DHDPS、HK与TS没有内含子,DHAD基因的内含子数目最多,为13个,AK基因有12个内含子。通过定位获得的对应分子标记可以为基因分子辅助育种奠定基础,而基因结构信息能更好的实现基因功能分析。

酵母菌合成酯类化合物关键酶基因的研究进展

酯类化合物是发酵食品的重要香气成分之一,酵母发酵是酯类化合物产生的主要来源。在分析酵母菌酯类生物合成途径的基础上,对合成途径中的关键酶基因,包括脂肪酶/酯酶基因、醇酰基转移酶基因和醇脱氢酶基因及其酶作用进展作了综述。

牛乳腺脂肪合成关键酶基因在乳汁体细胞中的表达研究

为了阐明乳脂合成的影响因素及其内在分子机理,为反刍动物原料乳的优化,特别是为乳脂肪的营养调控和遗传改良提供理论依据。本试验以奶牛初乳、常乳和末乳中的乳汁体细胞为研究对象,以看家基因GAPDH为内参,对初乳、常乳和末乳中LPL、CD36、VLDLR、ACSS2、ACSL1、FABP3、ACC、FASN、SCD、ADFP、XDH和BTN1A1 mRNA进行半定量RT-PCR分析。结果发现,LPL、CD36、VLDLR、ACSS2、ACSL1、FABP3、SCD、AD-FP、XDH和BTN1A1 mRNA在初乳、常乳和末乳中均有表达,而ACC和FASNmRNA只在初乳中表达,常乳和末乳中均不表达;半定量结果表明,与初乳相比,常乳和末乳中LPL、CD36、VLDLR、ACSS2、ACSL1、FABP3、SCD、ADFP、XDH和BTN1A1 mRNA转录水平显著降低(P<0.05),且常乳与末乳间差异不显著(P>0.05)。研究结果提示初乳期乳腺脂肪合成能力明显高于常乳和末乳期乳腺,且脂肪合成关键酶基因的表达与细胞内脂转运和代谢的生理变化有关。

环烯醚萜类成分生物合成途径及关键酶基因研究进展

环烯醚萜类化合物是广泛存在于双子叶植物中的一类化合物,具有广泛的生物活性,如神经保护、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等作用。文章对药用植物环烯醚萜类化合物生物合成途径及三个可能的关键酶基因的研究进展进行综述,以期为进一步解析环烯醚萜生物合成途径以及挖掘功能基因奠定基础。

拟南芥木聚糖合成关键酶基因的调控研究

【目的】从目前已知的参与拟南芥Arabidopsis thaliana次生壁加厚生长的转录因子着手,分析这些次生壁相关的转录因子是否能够调控木糖合成关键酶基因FRA8、IRX9、IRX10、IRX14、F8H、IRX9-L、IRX10-L和IRX14-L的表达,并且观察KNAT7基因显性抑制植株的表型.【方法】通过Gateway技术构建效应器和报告器,进行瞬时转录激活试验,同样构建pCAMBIA1304-p35S∷KNAT7-SRDX重组质粒,用农杆菌Agrobacterium tumefaciens花序浸染法将此质粒转化到野生型拟南芥植株中.【结果和结论】瞬时转录激活试验表明,转录因子KNAT7、MYB46、ERF72、SND1、NST2能够激活多个拟南芥木聚糖合成关键酶基因的表达,其中KNAT7能促进基因FRA8、IRX9和IRX14-L的表达.KNAT7基因显性抑制能显著影响拟南芥的生长.试验结果表明KNAT7基因可能在木聚糖的合成中起着重要的调控作用.

紫杉醇关键酶基因TwDBAT在平菇中的遗传转化及表达

通过构建含平菇内源gpd启动子、红豆杉中Tw DBAT基因的真核表达载体pg Fvs-Tw DBAT,建立高效的平菇原生质体制备与再生体系;采用PEG介导法,将真核表达载体pg Fvs-Tw DBAT、pg Fvs-hph共转化高温型平菇菌株F7E原生质体,获得可以异源表达Tw DBAT基因的平菇菌株。PCR和Southern杂交鉴定结果表明,Tw DBAT基因整合进平菇基因组中;经继代培养,Tw DBAT基因在转化子中可稳定遗传。RT-PCR结果表明,转化子在mRNA水平上转录了Tw DBAT基因。HPLC结果显示,Tw DBAT酶可以催化底物10-去乙酰巴卡亭Ⅲ(10-DAB)。

外源氯化钙对高温胁迫下茅苍术生长生理指标及叶片关键酶基因表达的影响

【目的】探讨外源氯化钙对高温下茅苍术生长生理指标及叶片关键酶基因表达的影响,以期为缓解茅苍术高温伤害及其耐热生长提供参考依据。【方法】以二年生茅苍术种苗为试验材料,采用盆栽方式,以不添加氯化钙的超纯水(0 mmol/L)为对照,采用无水氯化钙配制4个不同浓度的氯化钙溶液(5、10、15和20 mmol/L)对茅苍术进行高温前喷施处理,高温胁迫5 d后分别统计各处理叶片的黄叶数量,取样进行生理指标和叶绿素荧光参数测定,并测定各处理叶片的关键酶基因表达量。【结果】经5 d高温胁迫后,与对照相比,5~10 mmol/L氯化钙溶液处理能有效减少茅苍术叶片黄化现象,抑制叶绿素分解,叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及叶绿素含量显著增加(P<0.05,下同),丙二醛(MDA)含量和相对电导率显著降低,叶绿素荧光参数整体呈上升趋势,同时还能正向调节法呢基焦磷酸合成酶(FPPS)和3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR)基因表达量,综合作用效果尤以10 mmol/L氯化钙溶液处理最佳,其POD活性(2070.526 U/g)、叶绿素含量(1.906 mg/g)、PSII最大量子效率(0.144)、非光化学猝灭系数(1.946)、表观电子传递速率(31.509)及FPPS基因表达量(1.809)均为最高。当氯化钙溶液浓度增大至15~20 mmol/L时,茅苍术外观、生理指标及关键酶基因表达等均受到抑制,缓解高温胁迫效果不佳。【结论】低浓度(5~10 mmol/L)的外源氯化钙可增强茅苍术的耐热性,有效缓解高温胁迫对其生长造成的伤害,有助于其生长。

外源赤霉素对太子参块根中细胞分裂素含量及其代谢关键酶基因表达的影响

【目的】分析外源赤霉素(GA3)对太子参块根中细胞分裂素(CTK)含量变化及其代谢关键酶基因表达的影响,为研究太子参块根膨大发育机制提供理论基础。【方法】将盆栽的太子参幼苗分成4组,其中3个处理组分别根灌150 mg/L GA3(GA3处理组)、20 mg/L多效唑(PBZ)(PBZ处理组)和150 mg/L GA3+20 mg/L PBZ(GA3+PBZ处理组)激素溶液各200 mL,对照组根灌等量清水,在不同块根发育期采集块根样品。运用酶联免疫吸附法(ELISA)检测不同处理时间太子参块根中内源玉米素核苷(ZR)的含量,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析CTK代谢关键酶基因的表达量变化。【结果】在整个块根发育期,3个处理组太子参块根中的ZR含量总体高于对照组,且呈相同的变化趋势,即从膨大初期到成熟期ZR含量均呈升高—降低—升高的变化趋势,说明外源GA3和PBZ均能促进ZR含量的升高。在GA3处理组中,A-IPT1基因的表达量在膨大初期较对照组高,随着块根的膨大,其表达量呈先升高后降低的变化趋势,直至成熟期低于对照组;tRNA-DMATase基因的表达量在膨大初期较对照组低,随后不断上升高于对照组,呈先升高后降低的变化趋势;A-IPT2基因的表达量在整个太子参块根发育期略高于对照组,而CYP735A、CKX1和CKX2基因表达量均低于对照组。在PBZ处理组中,A-IPT1、tRNA-DMATase和CKX2基因的表达量变化趋势与GA3处理组相反。GA3+PBZ处理组A-IPT2、CYP735A、CKX1和CKX2基因的表达量均明显高于其他组,且与对照组的变化趋势相似。外源GA3可上调A-IPT1和tRNA-DMATase基因的表达水平,下调CYP735A、CKX1和CKX2基因的表达水平,结合ZR含量测定结果可推测CTK在块根膨大初期合成反式玉米素(tZ),而在成熟期合成顺式玉米素(c Z)。【结论】GA3调控CTK的合成和分解是一个动态过程,GA3抑制太子参块根膨大,可能与不同发育时期CTK的代谢有关。

牦牛乳脂合成关键酶基因全泌乳期的表达研究

试验以川西北高原的乳用麦洼牦牛为研究对象,应用实时荧光定量PCR技术对麦洼牦牛乳腺组织中的氨酰-CoA合成酶长链家族成员1(acyl-CoA synthetase long-chain family member 1,ACSL1)、氨酰-CoA合成酶短链家族成员1、2(acyl-CoA synthetase short-chain family member 1、2,ACSS1、ACSS2)和脂肪酸结合蛋白家族成员3(fatty acid binding protein 3,FABP3)等乳脂代谢相关基因全泌乳期转录水平进行了分析。结果表明,4个基因在整个泌乳期均持续表达;分娩后30d(30d)ACSL1、ACSS1、ACSS2和FABP3基因的转录水平均比分娩前15d(-15d)显著增加(P<0.05),且达到最大值后逐步下降。产乳量测定结果表明,麦洼牦牛产乳量在120d达到峰值,比乳脂代谢相关基因峰值表达水平晚90d,其后产乳量逐步下降。结果表明,牦牛脂肪合成关键酶基因在全泌乳期的表达规律可能与牦牛对青藏高原生存环境的适应有关。

四倍体矮秆小麦拔节期赤霉素合成途径中关键酶基因表达分析

为研究四倍体矮秆小麦拔节期赤霉素(GA)合成途径中涉及的关键酶基因及其与植株矮化的关系,选择拔节期的矮杆番麦和四倍体矮杆小麦近等基因系ANW 16D、ANW 16F、ANW 16G(分别含有Rht 14、Rht 16、Rht 18基因)以及作为对照的高秆小麦Langdon(LD)进行试验。取拔节期小麦穗下第一茎节节间(约0.5cm),提取总RNA并反转录,对影响GA合成过程中的GA 20ox、CPS、GA 2ox、KAO、KO、KS、GA 3ox、GID 1、GA-MYB、XET、GIP、GAI、RSG和14-3-3等关键酶基因进行实时荧光定量分析。结果显示,GA 20ox、GA 2ox、KAO、KO、KS、GA 3ox、GID 1、GA-MYB、XET、GIP、GAI、RSG在4个矮杆品系和高杆对照中均有表达。GA 20ox在高秆小麦中的表达量高于矮秆小麦,GA-MYB与之具有相似的表达模式,说明GA 20ox和GA-MYB基因的低表达影响了矮秆小麦拔节期赤霉素的合成,从而导致矮化性状。