套袋遮光对欧李果实糖、酸和类黄酮含量的影响

【目的】考察不同光照强度及时间对欧李果实糖、酸和类黄酮含量的影响,为后期深入探讨光照影响果实品质的分子机制提供参考依据。【方法】以欧李品种‘农大6号’和‘农大7号’为试验材料,采用3种不同遮光率(30%、55%和100%)的果袋分别在果实膨大期和转色期进行套袋处理,测定其果实单果质量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和类黄酮含量。【结果】(1)两品种单果质量和果实可溶性固形物含量均表现为果实膨大期处理低于果实转色期处理,且均随果袋遮光率升高而逐渐降低。(2)‘农大6号’可滴定酸含量在套袋处理下均明显降低,且果袋遮光率越高、套袋时间越长,降酸效果越明显,而‘农大7号’可滴定酸含量受影响较小。(3)套袋‘农大6号’类黄酮含量均高于对照,并随果袋遮光率的增加先升后降,且膨大期处理高于转色期处理。套袋‘农大7号’类黄酮含量仅在果袋遮光率30%时显著高于对照,且膨大期处理显著低于转色期处理。【结论】套袋能有效改善欧李果实糖、酸和类黄酮含量,‘农大6号’以膨大期套袋为宜,‘农大7号’则以转色期套袋效果更好,且均以55%遮光率果袋对两品种糖、酸和类黄酮含量综合改善效果最佳。

荔枝类黄酮糖基转移酶(UFGT)基因的克隆及其原核表达研究

类黄酮糖基转移酶(UFGT)可以把不稳定的花色素催化成花色素苷,是花色素苷合成过程中的最后一个酶。在一定范围内,类黄酮糖基转移酶活性与花色素苷的合成呈现正相关,抑制UFGT酶活性比抑制其他酶更能影响花色素苷的合成。很多研究结果表明,UFGT是花色素苷合成的关键酶基因。本研究根据在荔枝上已知的UFGT基因片段,采用3′RACE和5′RACE技术克隆得到UFGT的全长cDNA。采用特异引物扩增得到该基因的基因组DNA的全长序列,发现该基因含有一个内含子。将该基因全长cDNA序列构建到原核表达载体pET32a中,通过1 mmol/L IPTG诱导表达,得到大约60 KDa的融合蛋白。

‘秋天火焰’槭类黄酮糖基转移酶基因(UFGT)片段的克隆及序列分析

为了从分子层面研究槭树秋季叶片花青苷的合成机理,克隆其花青苷合成相关酶类黄酮糖基转移酶基因(UFGT)全长。以槭树‘秋天火焰’叶片为试材,利用改良的CTAB法提取总RNA,以总RNA为模板,设计简并引物,采用RT-PCR方法扩增出UFGT基因的cDNA片段,该基因片段长397bp,编码132个氨基酸。序列分析结果表明,该cDNA片段与GenBank中报道的荔枝、木薯等物种的氨基酸同源性在50%～60%之间,GenBank登录号为KC140229,试验结果为进一步克隆槭树UFGT基因全长奠定基础。

唐古特白刺类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(NtUFGT)的克隆与功能分析

花青素是植物体内重要的黄酮类次生代谢产物,其强大的抗氧化能力对植物抵抗由各种非生物胁迫带来的氧化损伤发挥着重要的作用。本研究基于转录组数据,从唐古特白刺cDNA中克隆得到一个类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因,将其命名为NtUFGT。该基因开放阅读框长度为1407 bp,编码468个氨基酸,预测该基因编码的蛋白质相对分子质量为51.37 kDa。多重序列比对分析结果显示,其编码蛋白属于UDP-glycosyltransferases蛋白家族。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在唐古特白刺中的表达模式,发现该基因的表达具有组织特异性,由高到低依次为花>果实>茎>叶>根;同时该基因能被聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)等非生物胁迫强烈诱导表达。构建该基因的真核表达载体pPZP221:35S:NtUFGT,使用花序浸染法转化拟南芥并筛选至T3代,RT-PCR验证表明,NtUFGT基因在转基因拟南芥3个株系中均明显表达。测定干旱胁迫条件下野生型(WT)和转基因拟南芥(OE株系)生长状况和抗逆相关生理生化指标,结果发现转基因拟南芥生长状况明显优于野生型,根长更长,鲜重和叶绿素含量更高,同时OE株系积累了更多的花青素和总黄酮。与表型一致,相较于WT,OE株系具有更高的抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD);过氧化物酶(POD);过氧化氢酶(CAT)],积累了更多的还原性谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸,同时其丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量显著低于WT;基因定量分析结果显示,OE株系拟南芥中抗逆相关基因AtCAT1、AtPOD1、AtRD29A及脯氨酸合成基因AtP5CS的表达量明显高于WT。以上结果说明,NtUFGT能有效提高转基因拟南芥中花青素和总黄酮含量,赋予植物更强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而增强了植物对干旱胁迫的耐受性。

苦荞类黄酮糖基转移酶FtUFGT1的重组表达与酶学性质分析

黄酮类化合物是苦荞重要的功能性成分,其糖基化修饰可改变生物体内黄酮类化合物的稳定性、可溶性及生物活性。该研究基于苦荞转录组数据并以苦荞叶片中提取的总RNA为材料,利用RT-PCR克隆了苦荞类黄酮糖基转移酶(UDP-glycose:flavonoidglycosyltransferase,UFGT)基因FtUFGT1,采用无缝克隆方式构建其重组表达载体并转化大肠杆菌Rosetta(DE3)感受态,采用GST-resin纯化重组表达的蛋白,采用高效液相色谱(HPLC)技术检测分析纯化后FtUFGT1的酶学性质。结果表明:(1)成功克隆的FtUFGT1编码区为1413 bp,其编码470个氨基酸,并成功构建了FtUFGT1的重组表达载体pGEX-6p-1-FtUFGT1。(2)经转化苦荞FtUFGT1基因在大肠杆菌Rosetta(DE3)中得到可溶性的表达,并通过GST亲和层析纯化得到高纯度的苦荞FtUFGT1蛋白。(3)HPLC分析显示,以槲皮素为底物,苦荞FtUFGT1可催化异槲皮素的合成,比活力为9.174 U/mg;重组FtUFGT1的最适温度为30℃,最适pH为7.0,5%(V/V)的甲醇和0.5%(V/V)的Triton X-100可以显著抑制其活性。研究结果为深入揭示FtUFGT1的生物学功能及体外催化黄酮类衍生物的合成奠定了基础。

中国水仙类黄酮3-氧-葡糖基转移酶基因的克隆与序列分析

采用RT-PCR和RACE技术,从中国水仙上分离克隆得到1个葡糖基转移酶基因,命名为Nt3GT,其cDNA全长1 682bp,包含有1个1 461bp完整阅读框架(ORF),编码487个氨基酸,具有Glycos_tranf_1superfamily蛋白保守区。系统进化分析表明,中国水仙与马铃薯属的3GT亲缘关系最近。半定量RT-PCR结果显示,Nt3GT在叶片和花中均有表达,各个时期的叶片中表达量稳定,但花中的表达量不稳定,在抽葶期花苞未检测到表达,在盛花期的表达最高。

茶树类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因的克隆和表达分析

以茶树叶片为材料,结合同源克隆方法和RACE技术,克隆了1条UFGT基因,命名为CsUFGT。该基因cDNA全长为1526bp,ORF长1380bp,编码459个氨基酸,推测等电点5.96,推测分子量为49.486 kDa。该基因编码的蛋白质与葡萄UFGT(P51094.2)的一致性为59%,相似性为75%,其C-端含有植物UGT家族成员特有PSPG基序。荧光实时定量PCR分析表明,该基因在茶树根茎叶中均表达,在第4叶表达量最高,根和茎中表达量较低。

中国水仙类黄酮-3-O-葡糖基转移酶基因的原核表达

通过双酶切、连接转化等方法将中国水仙类黄酮-3-O-葡糖基转移酶(NT3GT)基因克隆到原核表达载体pET29a上,构建原核表达重组质粒pET29a-NT3GT。重组质粒转化至E.coli BL21(DE3)后经IPTG诱导,SDS-PAGE分析表明,经IPTG诱导,NT3GT基因在大肠杆菌BL21(DE3)中获得了高效表达,表达的融合蛋白分子量约为55kDa。成功构建其原核表达载体并使其在大肠杆菌中得到高效表达,为NT3GT抗血清的制备及功能分析奠定基础。

滇牡丹类黄酮7-O-葡萄糖基转移酶基因的鉴定与表达分析

以野生滇牡丹为试验材料,以其转录组数据为基础,采用反转录PCR技术克隆得到一个具完整开放阅读框的类黄酮7-O-葡萄糖基转移酶基因(Pd7GT),并通过生物信息学分析手段、基因表达对该基因进行分析。结果显示:该基因全长1 446bp (Gen Bank登录号为KX394687),可编码481个蛋白氨基酸;生物信息学分析发现Pd7GT蛋白C末端含有典型糖基转移酶识别区(WAPQV)和UDP-葡萄糖基配体绑定位点(HCGWNS)的PSPG盒子,其蛋白序列GWAPQVMILEHEAVGGFVTHCGWNSTLEGISAGLPLVTWPIFAEQFYNEK,与可可(XP_007042481)、Herrannia umbratica (XP_021298085)、毛果杨(XP_006379195)、巨桉(XP_010066837)等以葡萄糖为糖基配体的类黄酮7-O-糖基转移酶聚为一类; Pd7GT基因在组织茎中表达量最高、不同花发育时期的花谢期表达量最高、不同颜色花瓣中黄花花瓣表达量最高。本研究为滇牡丹糖基转移酶异源表达、分子育种等研究提供一定的基础,为未来通过基因工程培育具新颖花色和抗性的滇牡丹新品种提供必要材料。

转UDP-葡萄糖:类黄酮3-O-糖基转移酶基因的高山红景天叶绿素荧光特性

以高山红景天为试材,采用IMAGING-PAM调制叶绿素荧光成像系统,测定了转UDP-葡萄糖:类黄酮3-O-糖基转移酶基因FaGT1的高山红景天及转FaGT1的RNAi作用基因FaGT1i的高山红景天的叶绿素荧光参数,分析转UDP-葡萄糖:类黄酮3-O-糖基转移酶基因的高山红景天叶片的叶绿素荧光特性,为研究红景天种质改良提供科学依据。结果表明:当光照强度为55μmol·m^(-2)·s^(-1)时,转FaGT1基因高山红景天的光系统Ⅱ的最大量子产量与高山红景天对照组和转FaGT1i基因高山红景天无显著差异,光系统Ⅱ潜在活性、非光化学淬灭系数/光化学淬灭系数和实际量子产量显著高于高山红景天对照组和转FaGT1i的高山红景天,但是调节性能量耗散的量子产量、非调节性能量耗散的量子产量则相对较低。另外,通过在不同的光照强度下,对光系统Ⅱ电子传递速率、光化学淬灭系数和非光化学淬灭系数进行了分析,得出转FaGT1基因高山红景天的光系统Ⅱ电子传递速率、非光化学淬灭系数呈先上升后稳定的趋势,显著高于高山红景天对照组和转FaGT1i的高山红景天;但是光化学淬灭系数呈先下降后平稳的变化趋势,与对照及转FaGT1i基因高山红景天无显著差异。转FaGT1基因高山红景天的光系统Ⅱ原初光能转换效率和潜在的光合活力均增强,植物自身的能量代谢得到提高,该研究结果为高山红景天的新种质培育提供了科学依据。

金花茶类黄酮糖基转移酶基因的克隆和功能初步研究

类黄酮糖基转移酶(UDP-flavonoid glycosyltransferase,UFGT)催化黄酮醇、花青素等形成稳定的糖苷,是黄酮醇苷、花青素苷合成的最后一步反应的关键。该研究以金花茶的花瓣为材料,采用PCR扩增的方法,获得了2个金花茶转录组中筛选到的类黄酮糖基转移酶基因。结果显示:(1)CnUFGT14基因(登录号为MT370521)全长1562 bp,开放阅读框1380 bp,编码459个氨基酸;CnUFGT15基因(登录号为MT370520)全长1546 bp,开放阅读框1368 bp,编码455个氨基酸;两个蛋白序列均具有UFGT蛋白特有的PSPG保守区域。(2)系统进化树分析发现,CnUFGT14和CnUFGT15分别与茶树UFGT78A14和UFGT78A15亲缘关系最近。(3)荧光定量PCR分析发现,CnUFGT14基因的表达量与多种多酚组分的含量呈正相关,CnUFGT15基因的表达量与花瓣黄酮醇、多酚等的含量相关性不显著。(4)亚细胞定位研究发现,CnUFGT14、CnUFGT15蛋白在细胞核膜、细胞质、细胞膜部位均呈现明显的定位。(5)叶盘法转化烟草发现,CnUFGT14基因表达量较高的转基因株系中总多酚含量及多种多酚组分含量升高,而CnUFGT15基因的转基因株系中黄酮、多酚组分变化不显著。研究表明,CnUFGT14基因具有促进多酚合成的作用,而CnUFGT15基因对类黄酮通路不具有明显作用。

灯盏花3-O-葡萄糖基转移酶基因的克隆、表达及生物信息分析

从灯盏花cDNA中克隆出灯盏花3-O-葡萄糖基转移酶基因(EbUF3GT)并对其序列进行生物信息学分析以预测其功能。根据课题组前期的转录组分析数据,筛选出了灯盏花EbUF3GT基因的部分序列,并利用RACE基因克隆方法,获得灯盏花EbUF3GT基因的全长cDNA,运用生物信息学分析该基因的相似性和同源性、编码蛋白的理化性质,并通过荧光定量PCR检测基因在植物不同部位中的表达情况。结果发现,克隆cDNA的ORF长1 395 bp,编码464个氨基酸,其蛋白分子量51 850.48,理论等电点为5.48。EbUF3GT蛋白由24.78%的α-螺旋(Alpha helix)、22.20%的延伸(Extendedstand)、53.02%的随机卷曲(Random coil)组成,属于GT家族中的B类型且包含PSPG盒的保守序列。灯盏花的EbUF3GT基因与青蒿、艾草亲缘关系较近,属同一个分支,它们的UF3GT具有共同起源。EbUF3GT基因在根、茎、叶、花这几个部位都能表达,尤其在花中的表达量最高,干旱胁迫也会增加它的表达。结论:通过对EbUF3GT研究,为进一步探索EbUF3GT基因在灯盏花类黄酮次生代谢产物合成和调控机制提供了重要的理论依据。

山葡萄类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因的表达分析

为了探究VAm3GT蛋白表达和在山葡萄体内酶学特征及生物学功能,进一步证实克隆所获得目的基因的准确性。利用实时定量PCR法对山葡萄果皮8个不同转色时期类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(VAm3GT)的表达量进行了分析,并通过双酶切、连接转化等方法将VAm3GT基因克隆到原核表达载体pET28a上,构建原核表达重组质粒pET28a-VAm3GT。重组质粒转化至E.coli BL21后经不同浓度的IPTG诱导,通过SDS-PAGE分析表明,在适宜的IPTG诱导浓度下,VAm3GT基因在大肠杆菌BL21中得到高效表达,表达的融合蛋白分子质量约为50.19 ku,成功构建其原核表达载体并使其在大肠杆菌中得到高效表达。

植物类黄酮UDP-糖基转移酶研究进展

植物类黄酮化合物是一类重要的天然产物,通常以糖苷的形式存在。尿苷二磷酸糖基转移酶(uridine diphosphate glycosyltransferase,UGT)能够对类黄酮进行糖基化修饰,形成种类丰富的类黄酮糖苷,是许多药用植物中的类黄酮药用活性成分。近年来,随着越来越多的植物基因组被解析,大量参与类黄酮合成的糖基转移酶得以鉴定。本文首先简述了植物UGT的结构特征和家族分类,然后详细综述了植物类黄酮UGT的研究进展,对处于不同家族中的植物类黄酮UGT的修饰位点特异性、以及糖供体和糖受体的特异性进行了全面的归纳和总结,以期为植物类黄酮UGT的结构与功能相关性研究及新植物类黄酮UGT的发掘与鉴定研究奠定基础。

大豆类黄酮糖基转移酶基因UGT73C19的功能研究

【背景】类黄酮是大豆中积累的一类重要的植物次生代谢产物,参与大豆的生长、发育和抗逆等诸多生理活动。由UDP-糖基转移酶(UGT)催化的糖基化修饰是类黄酮生物合成的关键步骤。【目的】通过系统研究大豆UGT73C19编码重组酶的体外酶活特性和体内特性,完善大豆黄酮类化合物合成和积累的机制,为大豆品质的遗传改良提供基因资源和理论基础。【方法】通过高效液相色谱(HPLC)的方法检测大豆核心种质资源叶片中类黄酮的种类和含量,通过qRT-PCR的方法检测了UGT的表达水平。以大豆Williams 82叶片cDNA为模板,克隆得到UGT73C19的编码区序列。使用MEGA5和DNAMAN软件进行多重序列比对,并构建进化树。通过原核表达系统获得UGT73C19的重组蛋白,分析UGT73C19重组蛋白对各种类黄酮苷元的糖基转移活性,并通过高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)对产物进行鉴定,确定重组蛋白的糖基化位点。利用qRT-PCR技术对UGT73C19在大豆不同组织的表达水平进行分析。构建植物过量表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,获得UGT73C19表达量高的纯合株系,检测转基因株系叶片和种子中类黄酮的种类和含量。【结果】通过HPLC分析大豆核心种质资源叶片类黄酮成分,发现不同品种中类黄酮的成分和含量存在明显差异。根据类黄酮成分的不同,将大豆核心种质分为12种不同的类型。大豆核心种质资源叶片中总黄酮的含量与UGT73C19的表达水平呈正相关关系。克隆得到UGT73C19的编码区序列,全长1482 bp,编码493个氨基酸,UGT73C19蛋白在C-端有一个保守的PSPG结构域。体外酶活分析表明,重组的UGT73C19蛋白对6种类黄酮苷元(山奈酚、槲皮素、杨梅素、芹黄素、大豆苷元和染料木素)都具有糖基转移活性,其中对槲皮素的催化效率最高;糖基化位点分别位于类黄酮的5位和7位羟基上,重组UGT73C19蛋白的糖基化底物和位点具有多样性。过量表达UGT73C19的拟南芥叶片和种子中的类黄酮总量明显升高,其中叶片中总黄酮含量提高49%—70%,种子中总黄酮的含量提高34%—37%;尤其是种子中槲皮素3-O鼠李糖的含量显著增加。【结论】UGT73C19蛋白是催化合成大豆中多个类黄酮糖苷的关键糖基转移酶,过量表达UGT73C19可以提高转基因植物中黄酮醇糖苷和类黄酮的含量。

霍山石斛类黄酮-3-O-糖基转移酶(DhUF3GT)基因克隆与原核表达分析

目的 克隆霍山石斛类黄酮-3-O-糖基转移酶(DhUF3GT)基因并进行生物信息学分析,为进一步培育高黄酮含量的霍山石斛药材提供理论依据。方法 根据前期霍山石斛转录组数据筛选出的基因DhUF3GT,克隆该基因,并对cDNA的核酸序列进行生物信息学分析,同时构建DhUF3GT-pET28(a)重组质粒进行原核表达分析。结果 测序结果显示,霍山石斛DhUF3GT基因cDNA序列有1289 bp,包含一个长度为1239 bp的开放阅读框,编码412个氨基酸,GenBank中的登录号为OM460827。生物信息学分析表明:DhUF3GT蛋白属于亲水性稳定蛋白,理论相对分子质量为45.668 KD,等电点(PI)为5.98,具有多个磷酸化位点和两个糖基化位点,不含信号肽,亚细胞定位于叶绿体。系统进化树表明,该序列与同科植物铁皮石斛同源性最高,具有UGT家族的“PSPG Box”保守区域。SDS-PAGE电泳显示,成功表达出原核重组蛋白DhUF3GT-pET28(a)。结论 成功克隆出霍山石斛DhUF3GT基因序列,并获得其序列特征及原核表达蛋白,这有助于霍山石斛DhUF3GT功能的进一步研究及类黄酮化合物的生物合成机制的阐明。

芒果类黄酮磺基转移酶基因克隆及表达分析

利用前期芒果逆境差异显示的基因数据设计引物,从四季芒基因组DNA和cDNA中克隆了1条长为1208 bp的基因片段。生物信息学分析发现,该基因属于类黄酮磺基转移酶(flavonoid sulfotransferase)基因,在第71-334个氨基酸中包含一个保守的Sulfotransferase结构域,命名为芒果类黄酮磺基转移酶基因(MiST)。该基因编码341个氨基酸,分子量为85.14 ku,等电点为5.09,不含内含子,在不同芒果品种之间其核苷酸和氨基酸序列均高度保守。半定量表达模式分析显示,该基因在四季芒茎、叶、花和果中均有表达,但在谢花后20 d的小果和谢花后40 d的中果中的表达量较高,表明该基因可能与芒果果实中黄酮的生物合成有关。

‘金湘玉’黄桃果实糖与类黄酮代谢及转录组测序分析

采用高效液相色谱法、RNA-seq转录组测序等方法研究了‘金湘玉’黄桃(Prunus persica'Jinxiangyu')果实不同发育时期(花后20~90 d)可溶性糖组分及类黄酮物质的含量变化,筛选出调控果实可溶性糖与类黄酮化合物形成的关键基因。结果表明:花后60~85 d为‘金湘玉’果实品质形成的关键阶段,果实中可溶性糖、可溶性固形物、果糖、蔗糖含量在此期间明显上升;成熟果实糖含量以果糖和蔗糖为主;山奈素苷在果实中的含量较低,槲皮素苷含量在幼果期含量较高,随果实成熟含量降低;在果实中不含有花色苷化合物;参与类黄酮代谢的相关基因(ANS、DFR、F3H、FLS、4CL1等)在果肉中表达量较低;在果实发育过程中共鉴定到181个差异表达基因参与5条糖代谢途径,其中SDH基因表达水平较高且随着果实成熟而持续上调,主要促进果实发育后期果糖含量的积累;SPS1、SS与SS1基因表达水平随着果实成熟而持续上调,对蔗糖调控起着关键作用;SUS3、INVA基因在果实发育前期表达水平较高,主要促进蔗糖的降解。

表达石竹黄酮糖基转移酶的酿酒酵母用于全细胞生物催化

采用表达石竹类丁香树科（康乃馨）黄酮糖基转移酶（GT）的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）作为全细胞生物催化剂，以柚皮素为底物，比较两种酵母表达系统——固有表达系统和半乳糖诱导表达系统的催化效率。体外转化实验中两系统均能产生柚皮素-7-O-葡糖苷，但后者葡糖苷转移特异性更高。而在体内试验中，前者产率更高。产物糖苷类化合物均能直接从培养基收获，

苦荞糖基转移酶基因FtUGT143的克隆及表达分析

苦荞[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn]富含类黄酮C-糖苷,具有抗氧化、抗癌和消炎等多种保健作用。通过RT-PCR(reverse transcription-polymerase chain reaction)技术从苦荞中克隆得到了一个糖基转移酶基因,命名为FtUGT143,对其进行生物信息学、分子对接、基因表达、基因表达量与代谢物含量相关性等分析。结果表明,FtUGT143全长CDS序列为678 bp,编码226个氨基酸。密码子偏好分析结果显示,FtUGT143具有双子叶植物的密码子使用偏好性。多序列比对和进化树分析表明,FtUGT143是植物糖基转移酶基因家族中的C-糖基转移酶亚家族成员。分子对接结果表明,FtUGT143能与合成黄酮C-糖苷(牡荆素、异牡荆素、荭草素和异荭草素)的底物芹菜素和木犀草素相互作用。RT-qPCR结果显示,FtUGT143基因在苦荞的各个组织部位中均有表达,但在芽苗期的根、茎、叶中显著表达,且其在不同组织部位的表达量与4种黄酮C-糖苷积累量具有较好的相关性。研究结果表明FtUGT143是C-糖基转移酶,它可能参与苦荞中黄酮C-糖苷生物合成,对于揭示苦荞中黄酮C-糖苷的合成机制具有重要意义。