滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析

【目的】4-香豆酰-CoA连接酶(4CL)作为苯丙烷类代谢途径的关键酶之一,对花青素合成起着重要作用。探究滇水金凤4CL基因(命名为Iu4CL)对滇水金凤花色调控的分子机理,为其花色调控及花色育种提供参考依据。【方法】以滇水金凤为材料,采用RT-PCR技术分离克隆Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4基因,并对其生物信息学进行分析;通过qRT-PCR技术对4CL基因在4种不同花色(白色、粉色、红色和深红色)及其4个不同花发育时期(花苞期S1、始花期S2、盛花期S3和谢花期S4)中的表达情况进行分析。【结果】Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4的cDNA全长分别为1620、1653、1698、1638 bp,分别编码539、550、565、545个氨基酸;其中Iu4CL1和Iu4CL2分别含有2个和4个内含子,Iu4CL3和Iu4CL4没有内含子。生物信息学分析表明,Iu4CL1、Iu4CL2和Iu4CL4为稳定蛋白,Iu4CL3为不稳定蛋白;4个基因均为无信号肽疏水性蛋白;Iu4CL2有3个跨膜结构,其余3个基因均不存在跨膜结构;Iu4CL基因4个拷贝均属于AMP结合酶超级家族和腺苷酸形成域I类超级家族。同源性分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝均与喜马拉雅凤仙花的同源性最高;且Iu4CL1和Iu4CL2处于同一个大的分支中,而Iu4CL3和Iu4CL4处于另一个大的分支中,推测可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝在4种不同花色和4个不同花发育时期的滇水金凤花器官中均有表达,其中Iu4CL1和Iu4CL3基因在白色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高;Iu4CL2基因在红色花器官S3(盛花期)阶段表达量达到顶峰;Iu4CL4基因在深红色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高。【结论】Iu4CL基因可能在滇水金凤花青素生物合成中发挥重要作用。

茶树4CL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是茶树苯丙烷代谢途径的核心酶,是类黄酮和木质素生物合成的关键酶,对茶树抗胁迫及茶叶品质形成有重要作用。研究通过生物信息学分析,从‘黄棪’和‘铁观音’茶树中分别鉴定出8个和9个4CL基因家族成员,命名为HD-Cs4CL1~8和TGY-Cs4CL1~9。系统发育分析将其分为A和B两组,A组中第Ⅰ亚家族的HD-Cs4CL3、HD-Cs4CL7、TGY-Cs4CL2和第Ⅱ亚家族的HD-Cs4CL2、TGY-Cs4CL5可能分别参与木质素和类黄酮合成。启动子顺式元件分析表明4CL基因中存在大量与植物发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用元件。不同组织转录组数据分析表明,Cs4CL基因在茶树特定发育时期具有重要作用。实时荧光定量检测表明,HD-Cs4CL6和HD-Cs4CL8在GA、MeJA、ABA、低温和干旱处理下表达量均显著上调;HD-Cs4CL7在ABA处理和干旱处理下表达量上调,HD-Cs4CL2和HD-Cs4CL3在ABA处理下表达量上调。研究为进一步探究茶树4CL基因家族参与响应多种环境的生物学机制提供参考。

剑叶龙血树4CL基因的克隆及其功能预测

目的:对剑叶龙血树4CL家族基因进行克隆及功能预测,筛选出可能参与黄酮类生物合成相关的4CL基因,为深入阐述龙血竭的形成机制奠定基础。方法:在前期转录组测序数据的基础上,初步筛选4CL家族基因,并对其进行基因克隆及功能预测,筛选可能与黄酮类及木质素类化合物合成相关的4CL基因;以剑叶龙血树组培苗为研究对象,对其进行过氧化氢、茉莉酸、水杨酸等胁迫处理,实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析不同胁迫处理条件下4CL基因的相对表达变化规律。结果:在剑叶龙血树转录组数据库中共注释得到6个4CL基因并成功完成其基因克隆;其中3个基因(Dc4CL1、Dc4CL2和Dc4CL3)在龙血竭形成过程中呈现差异表达,Dc4CL1基因和Dc4CL2基因的表达模式与木质素类化合物生物合成的关键酶基因表达变化趋势一致,而Dc4CL3基因的表达模式与黄酮类化合物生物合成的关键酶基因表达变化趋势一致;系统发育分析结果显示,Dc4CL1和Dc4CL2属于Ⅰ类4CL基因,而Dc4CL3基因属于Ⅱ类4CLs基因;胁迫处理结果显示,Dc4CL均有差异性表达变化,其中Dc4CL3基因的相对表达量显著高于其他Dc4CL基因。结论:对龙血竭形成过程中起关键催化作用的4CL基因进行初步的筛选,其中Dc4CL1基因和Dc4CL2基因(Ⅰ类)可能主要参与木质素类化合物的生物合成,Dc4CL3基因(Ⅱ类)可能是龙血竭形成过程中黄酮类化合物生物合成的关键催化酶基因。

胡萝卜4CL基因家族的鉴定及分析

旨在全基因组水平上鉴定胡萝卜4CL基因,揭示该基因家族成员的理化性质、系统进化、基因结构、组织表达模式及胁迫响应情况,为胡萝卜4CL的功能研究和利用奠定基础。基于AMP结合结构域(PF00501)的隐马尔可夫模型文件,利用HMMER软件对胡萝卜蛋白质数据库进行检索,获得胡萝卜4CL基因(命名为Dc4CL);利用ProtParam分析Dc4CL的理化性质;利用MEGA6对Dc4CL进行系统进化分析;使用GSDS2.0、MEME分析Dc4CL的基因及蛋白结构;利用荧光定量PCR技术对Dc4CL的组织表达模式及胁迫响应情况进行研究。结果表明,胡萝卜基因组中存在12个4CL基因,分别为Dc4CL1~Dc4CL12。Dc4CL基因开放阅读框(ORF)长度为1350~3363 bp,编码蛋白质长度为449~1120 aa,编码蛋白的分子质量和等电点分别为48.92~123.73 ku和5.34~8.82。系统进化分析表明,Dc4CL与其他来自水稻、拟南芥、二穗短柄草、高粱、大白菜的4CL蛋白可分为两个类群。结构分析表明,Dc4CL基因外显子数目为4~11个,其蛋白序列中均含有BoxⅠ(SSGTTGLPKGV)和BoxⅡ(GEICIRG)两个保守序列。荧光定量PCR结果表明,Dc4CL3、Dc4CL12在胡萝卜叶片及肉质根中均有表达,而Dc4CL8主要在叶片中表达,盐胁迫和低温胁迫均使Dc4CL3、Dc4CL8、Dc4CL12的表达降低。总之,胡萝卜的12个Dc4CL基因在影响4CL蛋白功能的关键位点处具有保守性,而在其他位置上存在一定的差异,且部分成员在逆境胁迫应答过程中可能发挥了一定的作用。

茶树4-香豆酸辅酶A连接酶基因Cs4CL1的克隆与蛋白表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是木质素合成过程中的关键酶。本试验以‘福鼎大白’茶树为材料,克隆得到Cs4CL1基因,该基因长度为1715 bp,开放阅读框长度1623 bp,编码540个氨基酸。氨基酸同源性分析显示,Cs4CL1蛋白具有植物4CL酶的典型特征,即AMP结合功能域和GEICIRG保守区。系统进化分析显示,Cs4CL1蛋白与蓝果树、烟草、番茄等植物的4CL1蛋白聚为一类,属于4CL亚家族A。利用原核表达系统可诱导出具有活性的Cs4CL1重组蛋白,该蛋白大小为78 kD。本研究为深入解析Cs4CL1在茶树木质素合成途径中的功能奠定了基础。

慈竹4CL基因的克隆及其生物信息学分析

【目的】克隆慈竹木质素生物合成酶4CL基因,研究其序列特征,为今后利用该基因调控慈竹木质素的生物合成研究奠定基础。【方法】参照其他物种4CL基因保守区,设计简并引物,以慈竹幼笋cDNA为模板,克隆到1条750 bp的4CL基因保守区片段。以这条保守区片段为模板,结合5′RACE和3′RACE克隆4CL基因全长序列,并对其进行了生物信息学分析。【结果】成功克隆了慈竹4CL基因全序列,该序列CDS区全长为1 674 bp,编码558个氨基酸;氨基酸序列中存在两大4CL氨基酸保守域(SSGTTGMPKGV和GEICIRG),其中前一个氨基酸保守域的第7个氨基酸位点变为M,与常见的L不同,表明慈竹的4CL基因发生了一定变异。系统进化分析表明,该基因(Na4CL)与水稻的Os4CL4和黑麦草的Lp4CL2具有很高的同源性。【结论】克隆了慈竹木质素合成酶4CL基因全长序列,在GenBank上注册为EU327341,可能与慈竹木质素生物合成有关。

亚麻4CL基因克隆及RNAi遗传转化

该实验以前期克隆的亚麻4CL基因片段为靶序列,利用RACE方法克隆其全长cDNA序列(1 957bp),GenBank登录号为KC832864,该序列含有1 650bp完整的开放阅读框。系统进化树分析表明,亚麻4CL基因与盐芥4CL基因亲缘关系较近,而与禾本科的水稻(Oryza sativa)等亲缘关系最远。其编码蛋白预测分析结果显示,亚麻4CL基因由549个氨基酸组成,相对分子量为60kD,等电点为5.3,蛋白质二级结构以无规则卷曲比例最多,其次是α-螺旋。以亚麻4CL基因编码区413bp靶标序列作为干扰区段,扩增其正反向基因片段,构建植物干扰表达载体p1301M-4CL。通过农杆菌介导转入亚麻,DNA及RNA水平上分子检测发现,RNAi结构已经转入亚麻中,并显著降低了其4CL基因的表达量。

木质素生物合成酶4CL基因的遗传进化分析

【目的】4CL是木质素生物合成途径中的关键合成酶,通过对4CL基因的遗传进化分析,为其研究和利用提供理论依据。【方法】利用生物信息学手段,对4CL基因完整cDNA和编码氨基酸序列进行数据挖掘,利用Mega软件、ExPASy的Prosite数据库、NCBI的Conserved Domains数据库,进行4CL基因核酸和蛋白质水平上的遗传进化分析。【结果】构建了4CL基因的系统发生树,揭示出植物中的4CL基因聚类与植物分类大体一致,主要以基因家族的形式存在,但基因家族中部分基因存在着结构和功能的分化,4CL基因中存在着GC含量偏高和偏低两大类基因。4CL基因编码的氨基酸序列保守区高度相似,但是在单、双子叶两大类植物之间,其氨基酸平均含量存在着较大差异。【结论】在植物的进化过程中,虽然4CL基因较保守,但部分4CL基因发生了分化,体现在基因的结构和功能方面,在4CL基因的研究中必须充分考虑到这种分化。

GRP1.8融合反义4CL1基因调控烟草木质素生物合成

该研究成功地将从刺槐 (Robiniapseudoacacia)中克隆得到的定位于形成层表达的GRP1 8启动子 ,分别与GUS报告基因及从毛白杨 (Populustomentosa)中克隆的香豆酸连接酶 (4CL1)基因连接构建成GRP1 8 GUS和GRP1 8 anti 4CL1融合基因 ,转基因于烟草植物 .经组织化学检测分析 ,GUS基因成功地由GRP1 8启动子驱动定位于形成层表达 ;融合基因GRP1 8 anti 4CL1的表达明显地改变了转基因烟草植株的木质素和纤维素的含量和比例 .转基因烟草的木质素含量较对照平均降低了 13 7% ,而转基因植株的纤维素含量较对照升高了 15 6 % .

加氢处理系统NH_4Cl结晶沉积预测及优化防控

通过热力学计算获得NH4Cl结晶反应的平衡曲线,分析冷换设备中NH4Cl结晶沉积机理;针对某石油化工厂典型加氢反应流出物冷却分离工艺,运用Aspen仿真软件建立多相平衡体系,计算获得气相中Kp即pHCl×pNH3随温度的变化曲线;结合二者建立加氢反应流出物冷却分离系统NH4Cl结晶预测模型,计算获得含不同N、Cl质量分数进料的NH4Cl结晶温度,并提出基于NH4Cl结晶沉积预测的冷却分离系统注水优化方案。结果表明,冷换设备中NH4Cl结晶沉积存在自加速过程,典型工况下NH4Cl结晶温度在155~205℃范围,主要发生在热高压分离高压换热器和空冷器内;根据进料N、Cl的质量分数预测NH4Cl结晶温度,并及时移动注水位置和调节注水量,可有效防止NH4Cl结晶沉积及垢下腐蚀。

象草4CL基因片段的克隆及RNAi表达载体构建

象草是热带和亚热带地区广泛栽培的多年生资源植物。为探讨华南象草4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)基因下调表达对木质素合成的影响,本研究设计1对特异引物,PCR扩增获得一段长为374bp的干扰片段。通过TO-PO克隆,将该片段克隆到载体pCR/GW/TOPO,构建了入门克隆载体pENTR-4CL;再经过LR反应使pE-NTR-4CL上的干扰片段进入目的载体pCB2004B上,形成表达载体pCB2004B-4CL,最后通过冻融法将其转入到根癌农杆菌EHA105中。菌液PCR结果表明RNAi质粒已成功转入农杆菌,为进一步利用RNAi技术研究4CL基因的功能奠定了基础。

华南象草Pp4CL基因的克隆及其转基因烟草木质素含量分析

为探究华南象草(Pennisetum purpureumcv.Huanan)木质素合成关键酶基因的调控机制,通过同源克隆得到华南象草4-香豆酸:CoA连接酶基因(Pp4CL)的cDNA序列,长度为1 943bp,其中编码区序列1 662bp。Pp4CL蛋白由553个氨基酸组成,分子量为59.57kD,等电点为5.2,属于疏水性蛋白。该蛋白含有AMP结合结构域,属于AFD ClassⅠ超家族。在系统进化分析中,Pp4CL与At4CL1、Os4CL1遗传距离最近,聚为一支。Pp4CL氨基酸序列具有SSGTGLPKGV和GEICIRG等2个保守基序,是典型的植物4CL。构建原核表达载体pGEX-4CL,得到约88kD的Pp4CL-GST融合蛋白,为Pp4CL酶活性测定及Western免疫印迹分析奠定了基础。同时构建植物表达载体pBA-4CL,并通过叶盘法对烟草进行了遗传转化,得到3个转基因阳性株系(OX-9、OX-7、OX-4),它们中叶柄木质素总含量分别比非转基因植株(对照)提高了10.0%、16.2%和94.6%,茎秆基部节木质素总含量分别比对照提高了0.9%、4.0%和13.5%。研究结果表明,Pp4CL蛋白与木质素合成有关,过表达Pp4CL基因能够显著提高植株木质素含量。该研究结果为华南象草木质素改良工作打下了基础,同时也为深入开展牧草分子育种提供了依据。

芒果4CL基因的克隆及其表达分析

4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)是植物类黄酮类化合物和木质素等生物合成途径的一种关键酶,为了研究其在芒果果实中的作用机理,采用RACE方法,从芒果果实克隆得到了一个类黄酮合成相关的4CL基因。该基因全长c DNA序列为1 740 bp,开放阅读框为1 653 bp,编码550个氨基酸,分子量为60.47 k Da,等电点为9.51。对基因组扩增得到了2 318 bp长度的片段分析发现,该基因含有5个内含子,分别在1 013~1 139 bp,1 330~1 415 bp,1 564~1 653 bp,1 722~1 802 bp,1 905~2 000 bp。通过在线软件对其二级结构和三级结构进行了预测,系统发育分析发现该基因编码的蛋白与水曲柳、菘蓝等植物具有较近的亲缘关系。对3种不同着色的芒果品种中的4CL基因的RTPCR进行分析发现:红色的贵妃品种中表达量较高,而绿色的桂七品种中表达量较低。研究表明4CL基因表达芒果果实着色具有密切的相关性。

RNAi沉默Fa4CL基因对草莓果实花色苷代谢的影响

【目的】探讨Fa4CL与花色苷代谢之间的关系,构建RNA干扰载体转染草莓果实,研究Fa4CL基因在草莓花色苷代谢中的功能。【方法】用RT-PCR方法从‘阿尔比’草莓(Fragaria×ananassa‘Albion’)果实中克隆Fa4CL基因。构建不含内含子的发夹结构干扰载体p BI-4CLi,将其转入农杆菌GV3101,采用无菌注射器注入到授粉后14 d的‘阿尔比’草莓果实中转染,与对照果比较表型变化、物质变化,半定量RT-PCR检测Fa4CL基因的表达量的变化。【结果】克隆的Fa4CL的CDS,长1638 bp,编码545个氨基酸。与森林草莓Fv4CL2基因序列的同源性较高,为98.4%。p BI-4CLi转染果与对照果相比,转染果的果皮红色变浅。进一步利用RT-PCR分析发现,p BI-4CLi转染果Fa4CL基因表达量明显低于对照果。分析果实花色苷含量发现,p BI-4CLi转染果的花青素糖苷和花葵素糖苷分别比对照果降低了93.5%和97.0%,差异均达到显著水平。【结论】RNA干扰载体转染草莓果实的结果证明Fa4CL成功沉默,Fa4CL基因与花色苷的合成关系密切。

白光LED用Ca_8Mg(SiO_4)_4Cl_2:Eu^(2+),Dy^(3+)发光粉的发光性能

采用高温固相法合成了白光LED用Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu和Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Dy绿色发光粉。研究发现:共掺Dy可以明显地提高Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu发光粉的发光性能,表明Dy3+和Eu2+之间存在着能量传递过程。当Dy3+的最佳掺杂摩尔分数为0.02时,发光粉505nm处绿光发射的强度约提高12%。通过对Dy3+和Eu2+光谱特性的分析,Dy3+和Eu2+之间的能量传递机制可归因于无辐射交叉弛豫。

反义4CL1基因转化烟草调控木质素生物合成

将控制木质素生物合成的关键限速酶 (香豆酸CoA连接酶 ,4CL)基因 4CL1反向插入植物表达载体pBI12 1构建表达载体 ,通过农杆菌叶盘法介导转化烟草 ,获得一批转基因抗性植株 .经PCR检测 ,证明 4CL1基因已成功反义转入到烟草植株中 .通过对转基因植株和对照植株的纤维素和木质素含量的对比分析 ,发现反义 4CL1基因转化植株的纤维素含量比对照提高了 11 4 % ,而木质素含量比对照降低了 19 1% .

NH_4Cl和NaNO_2化学生热体系对储层损害的研究

储层损害研究是对正在实施化学驱的稠油油藏进行科学降黏、提高采收率的一项重要工作。室内进行NH4Cl和NaNO2化学生热体系分段储层损害评价和单组分反应剂储层损害研究,得到一次水驱和化学降黏后二次水驱的岩心渗透率变化值,计算岩心渗透率损害率,考察化学生热体系对储层的损害程度及影响因素。结果表明,化学生热段的渗透率损害率最大,为50.96%;而反应后期段与反应残液段的相近,约17%。单组分反应剂损害实验中,NH4Cl溶液具有改善储层渗透率的作用,而NaNO2溶液对储层有害。该研究可为稠油油藏化学驱降黏技术的高效开发提供一定的理论指导,对深入了解稠油化学驱油田的开发动态和采收率具有一定的意义。

NH_4Cl在卷烟滤嘴降温方面的应用

为提高活性炭的减害能力及降低活性炭滤嘴对烤烟型卷烟感官品质的负面影响,将NH_4Cl作为降温材料应用于卷烟滤嘴,利用快速微型测温热电偶测定NH_4Cl在滤嘴中的降温效果;将NH_4Cl和吸附材料活性炭混配制备成降温-活性炭滤嘴,采用国标和行业标准方法进行烟气有害成分分析,采用GC/MS法进行烟气粒相物成分分析。结果表明:①在达到现有活性炭滤嘴相同减害效果的情况下,降温-活性炭滤嘴的活性炭使用量可减少近45%;②降温-活性炭滤嘴中活性炭使用量的降低,减少了活性炭对卷烟香味成分的吸附。

不同地区短葶飞蓬总黄酮含量与PAL和4CL酶活性的比较

为了探讨短葶飞蓬总黄酮含量地区差异形成的原因,从酶的角度揭示药用植物有效成分不同的原因;采集云南省不同地区短葶飞蓬野生植株,活体采回实验室4℃条件保存,鲜叶测定酶活性,剩余部分烘干研磨测定化学有效成分,比较它们总黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)及4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)的活性。短葶飞蓬总黄酮含量和相关酶活性都存在空间差异,其中总黄酮含量最低地区仅为最高地区的20.47%;总黄酮含量和PAL及4CL活性都为昆明待补地区最低,并且它们之间有正相关关系,说明产地间短葶飞蓬植株总黄酮含量的差异与合成过程的不同有关,但是合成的不同不能解释全部差异,总黄酮含量的不同还可能有其他原因。

毛白杨4CL基因启动子的克隆及初步功能分析

4CL(4-coumarate:CoA ligase,4-香豆酸:辅酶A连接酶)在植物木质素合成途径中催化羟基香豆酸生成羟基肉桂酰CoA,主要在木质部中表达,对植物木质素生物合成具重要调控作用.为研究4CL基因启动子在转基因植物中的表达特性,探索其在植物基因工程研究中的潜在应用价值,利用PCR方法从毛白杨基因组DNA中扩增得到了4CL启动子片段.序列分析表明与美洲山杨(P.tremuloids)的4CL启动子同源性为95%.采用生物信息学方法对该序列进行分析.与GUS基因融合构建双元表达载体,转化烟草的瞬时表达检测可见明显GUS活性.