bHLH96的克隆及其在薄荷萜烯生物合成调控中的功能

【目的】薄荷精油是日化、医药和食品工业中的重要原料,bHLH转录因子在调控植物挥发性次生代谢产物合成中具有重要作用。探究bHLH蛋白在薄荷挥发性物质合成调控中的作用,为通过代谢或基因工程改良薄荷种质提供重要基因资源,拓展有关植物挥发性次生代谢产物合成途径与调控机制的认识。【方法】利用转录组测序和RT-qPCR技术分析bHLH96在薄荷根、茎、叶中的表达,并通过RT-PCR法克隆其全长序列,再利用DNA重组技术构建植物表达载体pBI121-bHLH96,利用农杆菌介导法在薄荷叶片中过表达,检测过表达bHLH96对薄荷叶片萜烯化合物含量和合成相关基因表达的影响。【结果】薄荷bHLH96的编码区全长861 bp,编码286个氨基酸残基。薄荷bHLH96是一个细胞核定位蛋白,植物bHLH96蛋白间的序列相似性为45.45%-73.68%,薄荷bHLH96与薰衣草LaMYC4和丹参SmbHLH94等唇形科植物bHLH蛋白的亲缘关系较近。在薄荷叶片中瞬时过表达bHLH96,显著影响15种萜烯化合物的相对含量。过表达bHLH96显著上调萜烯合成相关基因OC2、SM1、KS1、ND和EAO1的表达,显著下调NLS1、LS1和iPR的表达。【结论】薄荷bHLH96可能通过调控萜烯合成相关基因的表达,影响相关萜合成酶的活性,从而调控薄荷萜烯物质的合成。

浙江大学揭示SlIAA23-SlARF6模块通过调控独脚金内酯的生物合成调控番茄丛枝菌根共生

大多数陆地植物能够与丛枝菌根真菌(AMF)建立共生关系,以提高其对土壤养分的吸收和获取能力,尤其是磷(P)。植物与丛枝菌根共生是一个精细且复杂的调控过程,其中植物激素在菌根共生的建立和维持方面发挥重要作用,但具体分子机制并不清楚。

植物木质素合成调控与生物质能源利用

植物木质素生物合成调控研究已在造纸树种与饲草品质的改良中取得了许多进展。随着对木质纤维原料乙醇发酵研究的兴起,植物木质素合成调控再次成为研究热点。该文总结了目前生物质能源利用的现状,同时针对木质素在木质纤维乙醇发酵中的限制作用,综述了近年来植物木质素合成调控的研究进展,提出了今后的研究方向和内容,并展望了木质素合成调控在木质纤维乙醇发酵中的应用。

木质素生物合成调控基因工程研究进展

木质素生物合成是植物体内比较复杂的生化过程,存在多基因、多条途径交互作用。基因工程调节植物木质素合成已成为国际上研究的热点。综述了转基因技术调控植物木质素生物合成的研究进展。提出创造低木质素含量和组分改变的优质新品种,对于造纸和纺织工业等的可持续发展具有重要的意义。

新型能源作物亚麻荠及种子油脂合成调控研究进展

亚麻荠(Camelina sativa(L.)Crantz)是一种新型的能源作物,其商业化开发前景广阔。在介绍亚麻荠主要生物学特性、农艺性状和种子脂肪酸组成等基础上,重点论述亚麻荠种子脂肪酸合成代谢途径及其基因调控网络,以及亚麻荠在生物能源领域中的应用,讨论和分析亚麻荠在我国的发展现状及存在问题,并提出相应的建议。

核糖体合成调控蛋白RRS1的功能及其与疾病的关系

1999年,Tsuno等在酵母中发现了一个核糖体合成调控蛋白,命名为RRS1。在酵母中,RRS1是一个多功能的蛋白,与核糖体产物因子2相互作用,在25S r RNA成熟过程中起重要作用,并参与核糖体60S大亚基的生物合成。在哺乳动物细胞中,RRS1参与细胞周期中染色体在赤道板的聚集和端粒的聚集。RRS1在亨廷顿病等的发生中发挥着重要作用。我们简要概述RRS1的功能及其与疾病的关系。

共轭亚油酸生理功能及微生物合成调控研究进展

共轭亚油酸(conjugated linoleic acid,CLA)是一种新型功能性油脂,顺9,反11-十八碳二烯酸(c9,t11-CLA)和反10,顺12-十八碳二烯酸(t10,c12-CLA)由于具有比其他异构体更强的生理功能得到广泛关注和研究。微生物合成CLA具有安全性高、选择特异性强等特点,研究CLA产量提高方式及合成调控机制对于后续CLA产品的开发具有重要意义。本文综述了共轭亚油酸(CLA)的多种生理功能和合成方式,阐述了能够合成CLA的菌株及其合成CLA的途径,重点介绍了微生物特别是乳酸菌合成CLA的机制,并对影响CLA产量的培养条件和合成CLA相关基因调控及表达进行了探讨,为CLA生物合成调控机制的研究提供参考。

橡胶树橡胶生物合成调控相关基因表达丰度比较

蛋白质是构成生命系统的基本元件之一,是大部分生物学功能的执行者。蛋白质丰度与其生物学功能息息相关,其丰度受基因表达过程中各环节严格精密的调控。其中,蛋白质丰度与其相应mRNA丰度存在较强的相关性,蛋白质丰度差异的40%可由mRNA丰度来解释。茉莉酸信号途径调节巴西橡胶树中的天然橡胶生物合成,但相关基因彼此间的表达丰度差异尚待阐明。该文比较了S/2D d3割胶制度下,15个橡胶生物合成调控相关基因COI1、JAZ1、JAZ2、JAZ3、MYC1、MYC2、MYC3、MYC4、MYC5、GAPDH、HMGR1、SRPP、REF、HRT1、HRT2以及2个常用内参基因18S、ACTIN1在10个橡胶树种质胶乳中的表达丰度差异;将ACTIN1的表达丰度设定为1,以此为标准计算出样品中其他基因的表达丰度。结果表明:相同个体中不同基因的转录丰度差异明显,不同个体中相同基因集的丰度大小排序存在一定差异;同一基因在不同个体中的转录丰度差异明显,这16个基因的最大丰度分别是最低丰度的9.43、6.04、10.02、12.29、18.82、9.22、38.46、112.83、121.36、15.34、19.09、13.54、10.05、19.80、24.83、11.82倍,他们的变异系数分别为73.05%、55.19%、69.09%、67.37%、66.59%、53.87%、83.25%、122.02%、166.34%、59.89%、70.59%、75.67%、74.20%、68.34%、84.23%、78.59%;总的来说,在群体水平上,16个基因的转录丰度从高到低依次为18S>SRPP>HMGR1>REF>MYC2/HRT1>COI1>MYC1/MYC4>GAPDH/JAZ1/MYC5>JAZ2>HRT2/MYC3/JAZ3,他们的群体平均丰度依次为ACTIN1的28382.26、43.64、11.39、7.16、5.47、5.10、1.07、0.75、0.74、0.45、0.42、0.33、0.12、0.06、0.06、0.04倍。值得注意的是,无论在个体水平还是群体水平上,18S的丰度毫无疑问是最大的,在mRNA中,SRPP的丰度最大,JAZ1大于JAZ2和JAZ3,MYC2大于MYC1、MYC3、MYC4、MYC5,HRT1大于HRT2。综上结果表明,结构基因和功能基因的丰度高于调控基因。在基因相对表达分析中,常对目的基因和内参基因作均一化处理,从而掩盖了不同基因间的真实丰度差异,因此,在基因表达分析中,既要关注基因的相对表达量,也要关注基因间的丰度差异,这有助于更全面地理解基因的功能。

油料作物油脂合成调控研究进展

植物油脂不仅是人类可食用油的主要来源,也是人类生产生活中重要的可再生原料。本文概述了植物油脂的生物合成途径,从母体效应、QTL、GWAS等多个方面总结了油料作物油脂合成的遗传学研究进展,同时探讨了已知的油脂合成调控相关基因的功能。本文综述了该领域的研究现状,为深入了解油料作物油脂合成调控网络提供了参考,也为油料作物的分子改良和遗传育种提供了理论基础。

新型纳米硒材料的合成调控及其在生物医学中的应用研究进展

纳米硒具有易吸收、低毒性、生物活性高等特点,在农业、医疗、生物等领域得到了广泛的应用,但纳米硒不稳定、易聚集、难以回收利用。为了克服这些缺点,研究人员一直致力于探索制备新型纳米硒材料,并深入了解可能的有助于开发新型高效的纳米硒的调控方法。本文主要总结了纳米硒活性调控方法,介绍了近年来纳米硒在生物传感、成像、抗菌、抗病毒、癌症治疗、抗氧化等领域的研究进展,提出了纳米硒材料目前面临的挑战以及未来的研究重点,旨在为纳米硒在营养和临床医学中的应用提供参考。

细菌纤维素的合成调控及在化妆品领域的应用进展

细菌纤维素是一种多用途的以葡萄糖为基本骨架的生物聚合物,具有良好的生物活性、可降解性和生物适应性,还具有独特的物理、化学和机械性能,如高结晶度、高持水性、超精细纳米纤维网络、高抗张强度和弹性模量等,在食品、医药、化妆品等领域有着巨大的应用及商业潜力。对细菌纤维素的来源、发酵过程、分子结构、理化性质、生物合成途径与代谢调控机制以及其在化妆品领域(如面膜、面部磨砂膏、个人清洁制剂等)的应用进行了综述,并对细菌纤维素未来新产品的开发利用作出了展望。

园艺作物花青素合成调控研究进展

花青素是一类保护植物免受生物和非生物胁迫的重要次生代谢产物,因其赋予植物丰富的色彩和对人体的保健功能而受到广泛关注。花青素合成调控机理的相关研究是目前园艺作物分子生物学研究的前沿课题,对于园艺作物花青素含量的提高、种质品质的提升等具有重要的意义。结合国内外园艺作物中花青素生物合成调控方面的最新研究进展,介绍了环境因素、酶与激素、DNA甲基化与泛素化和调控基因等对花青素生物合成的作用,以及花青素抵御外界胁迫的功能机制,综述了近年来园艺作物中花青素生物合成调控的研究成果,以期利用基因工程为提升园艺作物的色彩丰富度提供理论参考。

奶酪中内酯类物质风味贡献及其生物合成调控进展

奶酪中的内酯类物质主要包括γ-内酯和δ-内酯两大类,它们是奶酪关键气味物质之一,对于奶酪整体风味的形成有着重要作用。本文在查阅相关文献的基础上,对常见奶酪中内酯类物质的组成、香气贡献以及主要内酯物质的浓度范围进行了系统的综述;介绍了GC外标法、峰面积归一化法、超高效液相色谱-串联质谱法、GC-MS内标法、选择离子流动管质谱法、稳定同位素稀释分析法六种内酯类物质主要的定量测定方法;总结了奶酪中内酯类物质的形成机理以及研究者们提出的生物合成调控策略;并对当前研究中存在的问题以及未来研究方向做了归纳与展望。为全面认知奶酪中内酯类香气化合物及其形成和调控,开发更适合国人口味原制奶酪,实现我国奶酪产业转型和升级提供理论参考。

细菌群体感应与Ⅱ类乳酸菌细菌素的合成调控

Ⅱ类乳酸菌细菌素具有抑菌谱广,尤其对单核细胞增生李斯特菌表现出强抑制作用,被视为一类新型、安全的天然食品防腐剂,具有广泛应用前景,但合成量低是目前限制其应用的瓶颈之一。群体感应是细菌细胞间的相互交流,从而感知自身信号分子浓度进行基因表达调控的一种生理行为,已经证明乳酸菌群体感应系统能调控细菌素的合成。本文综述了细菌群体感应调控机制及其对乳酸菌细菌素生物合成调控的作用,为通过群体感应系统调控提高乳酸菌细菌素的产量提供思路。

牛乳品质检测方法与牛乳蛋白合成调控研究进展

牛乳营养全面,含有多种微量生物活性成分,在机体免疫防御、生长发育、生理调节等方面都具有非常重要的作用。其质量安全直接关系到百姓健康和社会稳定,牛乳品质检测程序是首先采用进行初步评价,再通过理化指标和微生物指标检测对牛乳品质做进一步判断。而乳蛋白含量的变化主要受营养水平(氨基酸和能量)、内分泌系统以及乳腺中众多参与蛋白质代谢的调控因子的调控。因此,对牛乳品质检测方法的研究进展与奶牛乳腺细胞内乳蛋白的合成调控与影响其品质的主要因素进行了简要综述。

植物木质素合成调控及基因工程研究进展

木质素作为植物次生细胞壁的重要组分,分布于输导组织和木质化组织细胞壁中,不仅能提高细胞壁的隔水性和机械强度,而且在提高植物的抗病性、抗逆性方面也发挥着重要作用。本文从植物木质素的种类、合成调控、检测方法和利用基因工程从源头调控植物木质素含量等方面对植物木质素的研究现状进行了概述,并基于转基因技术的发展,对改变植物木质素组成的有效途径进行了展望。

从大肠埃希菌rRNA合成调控模型的建立看系统生物学

传统还原论的研究方法难以解决生物系统层次的问题.系统生物学以假设为驱动,整合不同层次的生物信息建立系统模型,设计干涉实验以检测并修正模型,不断重复实验与修正模型直到模型预测结果与实验结果吻合.本文以大肠埃希菌rRNA合成调控模型的建立为例,详细说明系统生物学的研究策略.

我刊编委马忠华教授团队在《自然·通讯》上发表论文揭示病原真菌中麦角甾醇合成调控的新机制

近日,我刊编委、浙江大学农业与生物技术学院马忠华教授团队在《自然·通讯》上发表题为“A phosphorylated transcription factor regulates sterol biosynthesis in Fusarium graminearum”的研究论文(https://www.nature.com/articles/s41467-019-09145-6),揭示了小麦赤霉病菌中一个新的转录因子被HOG信号途径磷酸化修饰后,招募染色质重塑复合体调控麦角甾醇合成的新机制,该结果为真核生物甾醇合成调控研究提供了新视角。

核糖体合成调控因子1对人乳腺癌细胞顺铂抗性的影响及作用机制

目的探讨核糖体合成调控因子1(RRS1)对乳腺癌细胞顺铂抗性的影响及其作用的分子机制。方法通过Western blot和实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测人乳腺癌细胞MCF-7和人耐顺铂乳腺癌MCF-7(MCF-7/DDP)细胞中RRS1 mRNA及蛋白的表达水平;利用慢病毒感染的方法沉默RRS1基因,采用Western blot和RT-qPCR方法检测对照组(感染慢病毒shRNA-Ctrl)和RRS1-shRNA组(感染慢病毒shRNA-RRS1)细胞中RRS1 mRNA和蛋白表达水平,计算RRS1基因敲降效率;采用CCK8方法检测对照组和RRS1-shRNA组细胞的增殖能力及顺铂对两组细胞的半数抑制浓度(IC_(50));采用流式细胞仪检测对照组和RRS1-shRNA组细胞的周期分布和凋亡率;采用Western blot法检测对照组和RRS1-shRNA组细胞中细胞外信号调节激酶(ERK)蛋白、磷酸化的细胞外信号调节激酶(P-ERK)蛋白、凋亡抑制蛋白B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)蛋白、促凋亡蛋白Bcl-2关联X(BAX)蛋白相对表达水平。结果MCF-7和MCF-7/DDP细胞中RRS1 mRNA和蛋白表达量比较差异均有显著性(t=13.50、8.29,P<0.05);对照组和RRS1-shRNA组细胞中RRS1 mRNA和蛋白表达量比较差异均有显著性(t=86.83、6.55,P<0.05),RRS1基因的敲降效率约在70%以上;两组细胞比较,顺铂对MCF-7/DDP细胞的IC_(50)值、细胞增殖能力、细胞周期分布、细胞凋亡率及P-ERK蛋白、Bcl-2蛋白和BAX蛋白的表达水平比较差异均有显著性(t=3.06~8.83,F=17.33、70.35,P<0.05)。结论RRS1基因可能参与了乳腺癌细胞的顺铂抗性过程,其作用可能与RRS1基因高表达引起的细胞凋亡抵抗有关,对临床上提高顺铂疗效具有重要意义。

奶酪中挥发性硫化物的风味贡献、检测方法及其生物合成调控的研究进展

奶酪中的挥发性硫化物主要包括甲硫醇、硫化氢、二甲基硫醚、二甲基二硫醚、甲硫基丙醛等,是奶酪关键气味物质之一,对于奶酪整体风味的形成有着重要贡献。本文在查阅相关文献的基础上,对常见奶酪中挥发性硫化物的组成、香气贡献进行了系统的综述,介绍了奶酪中测定挥发性硫化物的常用方法及其优缺点;总结了奶酪中挥发性硫化物的形成机制及生物合成调控策略,包括菌种筛选、微生物搭配组合、基因工程技术。最后对当前研究中存在的问题及未来研究方向做了归纳与展望。为全面认知奶酪中挥发性硫化物风味及其形成和调控,开发更适合国人口味的奶酪产品和中国奶酪产业的转型升级提供理论参考。