苦荞FtCAD-1和FtCAD-2基因克隆及组织表达分析

【目的】克隆苦荞肉桂醇脱氢酶(CAD)基因并分析其组织表达特性,为深入研究CAD基因在苦荞果壳形成中的分子调控机制提供理论依据。【方法】基于苦荞转录组测序结果,从苦荞厚果壳品种云荞1号和薄果壳品种小米荞克隆CAD基因,对其序列进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测CAD基因在不同果壳厚度类型(厚果壳苦荞和薄果壳苦荞)不同组织的表达情况。【结果】从薄果壳苦荞和厚果壳苦荞中均克隆获得2条苦荞CAD基因,且这2条基因序列在薄果壳苦荞与厚果壳苦荞中均完全一致,命名为FtCAD-1和FtCAD-2。FtCAD-1基因的开放阅读框(ORF)长度为876 bp,编码291个氨基酸残基,为疏水性的稳定酸性蛋白,定位于细胞核和细胞质;FtCAD-2基因的ORF长度为1083 bp,编码360个氨基酸残基,为亲水性的稳定酸性蛋白,定位于细胞质。FtCAD-1和FtCAD-2蛋白均具有CAD蛋白3个典型的保守结构域,且不具有跨膜结构域和信号肽,属于非分泌蛋白。FtCAD-1与数据库目标蛋白2cf5.1.B的结构相似度为74.74%,而FtCAD-2与数据库目标蛋白5z0c.1.A的结构相似度为63.03%。FtCAD-1与拟南芥的第一类CAD蛋白(AtCAD4和AtCAD5)的亲缘关系较近;FtCAD-2与拟南芥的第二类CAD蛋白(AtCAD2、AtCAD3、AtCAD6等)的亲缘关系较近。FtCAD-1和FtCAD-2基因均在种仁中的相对表达量最高,且厚果壳苦荞与薄果壳苦荞间无显著差异(P>0.05)。FtCAD-1基因在厚果壳苦荞叶、花和果壳中的相对表达量显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01)高于薄果壳苦荞,尤其是在厚果壳苦荞果壳中相对表达量是薄果壳苦荞的16倍。FtCAD-2基因除了在薄果壳苦荞果壳中相对表达量显著高于厚果壳苦荞外,在其他组织中的相对表达量均表现为厚果壳苦荞高于薄果壳苦荞。【结论】FtCAD-1属于第一类CAD基因,具有明显的组织表达特异性,推测其在苦荞木质素生物合成过程中发挥重要调控作用。

苦荞FtF5H基因克隆及表达分析

阿魏酸-5-羟基化酶(Ferulate 5-hydroxylase)是调控S型木质素合成的关键酶,为研究其在苦荞木质素生物合成途径中的分子机制,该文从苦荞转录组数据中筛选获得一个F5H基因,命名为FtF5H(GenBank登录号:MW455111),采用生物信息学方法对苦荞F5H蛋白的理化性质、信号肽、跨膜结构、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、氨基酸结构、系统进化树等进行分析和预测,并运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析FtF5H基因在厚果壳苦荞与薄果壳苦荞的叶、花、茎、果壳中的差异表达。结果表明:(1)FtF5H基因序列包含1395 bp的完整cDNA开放阅读框,编码464个氨基酸。(2)FtF5H蛋白具有P450超家族结构,为亲水性稳定酸性蛋白,不具有跨膜结构域,且为非分泌性蛋白。(3)FtF5H蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,三级结构预测显示FtF5H蛋白与5ylw.1.A的相似度较高。(4)系统进化分析显示FtF5H属于CYP84A亚家族。(5)qRT-PCR显示FtF5H基因在两种苦荞中的不同部位均有表达,且在厚果壳苦荞果壳中的表达量是薄果壳的5倍,表达具有极显著差异。该研究为进一步研究苦荞木质素合成的分子调控机制奠定了基础,对苦荞新品种的培育具有重要意义。

转录组测序分析膜荚黄芪紫茎花青素生物合成的关键基因

目的:筛选与膜荚黄芪紫茎花青素生物合成相关的关键基因。方法:以膜荚黄芪紫茎和绿茎为材料,利用超高液相色谱法(UPLC)、转录组测序(RNA-Seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)等方法,分析了紫茎和绿茎中花青素含量,花青素生物合成相关基因的表达水平。结果:紫茎中飞燕草素和矢车菊素含量分别为118.23μg/g、80.62μg/g,而绿茎中不含这两种花青素。转录组测序共获得128932个Unigene,有72470个Unigene在公共数据库获得注释。紫茎和绿茎共有6466个基因差异表达,在花青素生物合成途径有33个差异表达的结构基因,其中9个在紫茎中上调表达,另外还筛选出在紫茎中高表达的2个MYB和1个bHLH转录因子。对12个与花青素生物合成相关的基因经转录组测序结果验证和田间材料2次qRT-PCR分析,从基因表达模式推测F3′5′H、DFR、ANS、bHLH基因可能参与膜荚黄芪紫茎花青素生物合成途径。结论:通过膜荚黄芪紫茎和绿茎花青素含量和转录组测序结果的比较,所筛选出的花青素代谢途径中3个结构基因(F3′5′H、DFR、ANS)与1个bHLH转录因子在调控膜荚黄芪紫茎花青素生物合成过程中具有重要作用。

山西省侯马市中药资源普查初探

目的:调查山西省侯马市野生中药资源的种类、数量、分布信息以及栽培和市场流通中药材,全面掌握该市中药资源情况,为中药资源的可持续利用提供参考依据。方法:野外实地调查采用代表区域-样地-样方套-样方的方法,调查野生药用植物的种类、数量、分布情况并采集制作腊叶标本;走访调查中药材栽培基地、中药材种植合作社、中药材公司和市场等。结果:本次普查共调查16个样地、80个样方套、480个样方,发现药用植物资源272种,隶属于81科207属,其中15种重点中药材,56种栽培中药材,295种市场流通品种。结论:侯马市野生中药资源呈现“多样性丰富,单品种量小”的特点,应适当保护中药资源,合理开发中药资源迫在眉睫。

山西省交口县药用植物资源调查与分析

目的:了解山西省交口县药用植物资源的种类、数量、分布及利用状况,为当地中药资源的可持续发展提供依据。方法:以全国中药资源普查技术规范为依据,采用野外实地调查、走访调查,内业整理以及数据分析等方法,对交口县现有药用植物资源从科属分布、生活型分类、入药部位及功效、栽培植物种类、重点品种蕴藏量等方面进行调查分析。结果:本次普查共完成了38个样地、190个样方套、1140个样方的调查工作,发现药用植物308种,隶属于69科198属,其中有重点品种23种,栽培品种28种,国家重点保护野生植物5种。结论:交口县药用植物资源品种多样,分布广泛,应加强对当地药用植物资源的保护和合理开发利用,助力当地中药材产业的发展。

苦荞FtERF基因克隆、生物信息学及其表达分析

乙烯响应因子对植物发育和细胞代谢具有重要作用。通过RT-PCR从苦荞中克隆出ERF基因,对其进行生物信息学分析和差异表达分析。结果表明,FtERF基因开放阅读框长度为729 bp,编码了243个氨基酸,编码的蛋白分子量26.08 k D,等电点9.22,属于亲水性蛋白。FtERF不含有信号肽和跨膜螺旋结构,亚细胞定位在细胞核内,蛋白质二级结构和三级结构高度相似。FtERF含有抑制基序DLNxxP,系统进化表明FtERF和ERF4关系较近。经荧光定量表达发现,厚壳苦荞不同部位表达均高于薄壳苦荞,苦荞发育成熟期表达高于非成熟期。

苦荞FtC4H基因克隆与生物信息学分析

克隆苦荞苯丙烷类物质代谢途径中的关键酶肉桂酸-4-羟基化酶基因(FtC4H),为进一步研究其功能奠定基础。以云荞1号和小米荞为材料,提取不同发育期果壳RNA,利用RT-PCR法克隆苦荞FtC4H基因,运用生物信息学分析FtC4H蛋白的特征,构建FtC4H蛋白系统进化树,分析其基因表达。结果表明,克隆的FtC4H基因序列包含1299bp完整的c DNA开放阅读框,编码432个氨基酸,为亲水性不稳定碱性蛋白,具有P450超家族保守域,不具有跨膜结构域,有丰富的二级结构,三级结构预测显示FtC4H与6vby.1.A的序列相似度高。系统进化分析结果表明,本研究克隆的FtC4H与已报道的苦荞其他C4H基因不同。qRT-PCR结果表明,FtC4H在小米荞的花和叶中相对表达量显著高于云荞1号。

沙棘叶复配茶的研制及其体外降血糖活性

采用沙棘茶叶、桑叶、决明子、菊花、山楂和甘草为原料研制沙棘叶复配茶,以感官评价、总黄酮含量等多指标,采用单因素结合正交试验,确定沙棘叶复配茶的最佳配方;并以总黄酮含量、茶多酚含量等为指标,采用单因素结合响应面试验优化复配茶的冲泡条件;最终评价其体外降血糖活性。结果表明,复配茶最佳配方为沙棘茶叶3.0 g、桑叶1.5 g、山楂2.0 g、甘草2.5 g、菊花0.3 g和决明子1.0 g,最佳袋装工艺为滤纸袋净装量3.0 g。复配茶的最佳冲泡工艺为浸泡温度为96℃,浸泡时间为10 min,加水量为162 mL,浸泡次数为1次。此条件下茶汤的总黄酮含量为4.20 mg/g,茶多酚含量为5.24%,水浸出物含量为23.76%。体外降血糖试验结果表明,该复配茶对α-葡萄糖苷酶抑制率及对α-淀粉酶抑制率分别为(46.51±2.35)%、(16.02±1.18)%,其体外降血糖活性优良。该沙棘叶复配茶滋味醇厚,冲泡便捷并且具有降糖功效。

苦荞FtHCT的基因克隆与生物信息学分析

本研究克隆木质素生物合成途径关键酶莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(HCT),探究苦荞HCT基因的表达调控以及对苦荞果壳发育形成的影响。运用RT-PCR技术克隆获得两条苦荞HCT基因,命名为Ft HCT-1、FtHCT-2,对两基因编码蛋白进行生物信息学分析,对不同组织器官及果壳不同时期混合材料进行RT-qPCR表达分析。结果表明:FtHCT-1、FtHCT-2开放阅读框序列长度分别为1 347、1 278 bp,各编码448和425个氨基酸,蛋白分子量分别为49.66和46.57 kD,理论等电点为5.72和6.64,均为亲水性蛋白,处在细胞质内,均属于PLNO2481和Trasferase超家族,具有高度同源。两基因表达存在明显差异。本研究克隆所得两条HCT基因在苦荞果壳生长发育中特定表达,推断其表达影响苦荞果壳木质素合成,为薄果壳形成的关键基因。

苦荞漆酶基因的克隆与生物信息学分析

利用RT-PCR技术从苦荞中克隆出2条漆酶(laccase)基因,运用生物信息学技术对2个基因序列进行分析,预测结构域、二级和三级蛋白结构,进行蛋白同源比对及进化树分析。结果表明,FtLAC-1基因序列开放阅读框为1695bp,编码564个氨基酸,FtLAC-2基因序列开放阅读框为1707bp,编码568个氨基酸。FtLAC-1和FtLAC-2蛋白预测分子量分别为61.41和62.47kDa,理论等电点分别为9.45和9.41,为亲水性蛋白,2个基因序列相似性较低,氨基酸序列同源性不高。qRT-PCR分析出其在苦荞不同组织器官存在差异性表达。结论为进一步探索FtLAC-1和FtLAC-2在苦荞薄果壳形成中的功能提供理论基础。