拟南芥叶片衰老前后叶绿素降解代谢基因表达和酶积累的模式及其影响因素分析

由叶绿素降解引起的叶片衰老褪绿不仅是植物衰老最直观的性状,还是植物进行营养动员的关键事件。近年来,进入衰老窗口(senescence window)后的叶片中叶绿素降解代谢酶基因(Chl catabolic genes,CCGs)的表达调控已经得到了较为充分的研究,但在未衰老叶片中对CCGs表达模式的研究还鲜见报道。本研究中,我们分析了主要叶绿素降解代谢酶(Chl Catabolic Enzymes,CCEs)及其编码基因CCGs在自然衰老以及未衰老的拟南芥叶片中的表达模式。研究结果显示,在叶片自然衰老过程中,CCGs剧烈上调表达且CCEs蛋白逐渐累积,以催化衰老细胞中叶绿素的大量降解;值得注意的是,在长日照培养条件下,未衰老叶片中CCGs的表达存在显著的波动,其表达量在光照开启后开始上升,10:00~16:00之间达到峰值后逐渐下降。我们的分析显示,CCGs表达量的波动很有可能是光-暗交替导致的,与CCA1介导的节律信号没有明显的相关性。我们的研究结果提示,外界光信号对未衰老叶片中CCGs的表达调控起至关重要的作用。

葛根素对高胰岛素环境下大鼠肝细胞胰岛素降解酶基因表达的影响

目的通过观察葛根素对高胰岛素环境下正常大鼠肝细胞株BRL胰岛素降解酶基因表达的影响,初步探讨葛根素提高肝细胞胰岛素敏感性的作用机制。方法体外培养BRL大鼠肝细胞,用高胰岛素诱导其形成胰岛素抵抗细胞模型,采用半定量的逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测该细胞模型的胰岛素降解酶基因表达水平。结果葛根素大、中剂量治疗组细胞胰岛素降解酶基因的表达较胰岛素抵抗模型组细胞显著减少,差异有高度统计学意义(P<0.01)。结论葛根素可通过抑制大鼠肝细胞胰岛素降解酶的基因表达,来提高肝细胞对胰岛素的敏感性,从而改善机体的胰岛素抵抗,缓解代谢综合征。

自发气调包装对芥蓝采后叶绿素降解及品质保持的影响

为了探究不同自发气调包装对芥蓝贮藏期间品质与叶绿素降解的影响,分别用市售低密度聚乙烯(LDPE)微孔保鲜袋和2种改性LDPE气调袋包装贮藏采后芥蓝,定期测定包装袋内气体及品质变化相关指标。结果表明:在15℃贮藏期间,对照袋内O_(2)与CO_(2)体积分数无明显变化,而气调袋内O_(2)在贮藏初期迅速下降,CO_(2)快速积累。2种改性气调袋包装均减缓了叶片黄化、失重速率,维持了叶片较高的叶绿素、维生素C、可溶性蛋白质量比。贮藏3 d时,2种改性LDPE气调袋包装组商品率为100%,叶绿素质量比分别下降了14.67%、4.74%;而对照组商品率仅为51.25%,叶绿素质量比下降了26.47%。通过测定叶绿素降解酶活性及检测相关基因表达分析发现,芥蓝叶片黄化衰老过程中叶绿素含量的变化受到CLH1、PPH、PAO、RCCR、NYC基因表达量的调节,且CLH1主要在芥蓝叶片初始衰老过程叶绿素的降解中起作用。自发气调袋包装可减缓芥蓝的生理代谢变化,抑制叶绿素降解酶基因表达变化,延缓叶片黄化,研究结果旨在为控制芥蓝采后品质劣变及贮藏保鲜提供理论依据。

不同花色万寿菊类胡萝卜素降解途径相关酶基因表达分析

研究以‘猩红色’万寿菊和‘非洲’万寿菊为试验材料,利用Real-time荧光定量PCR技术研究类胡萝卜素降解代谢途径中CCD1,CCD4b,CCD7和NCED2在不同品种及不同器官中的表达情况。结果表明:CCD1,CCD4b,CCD7和NCED2在不同万寿菊品种根、茎、叶、花中均有不同程度的表达,4个基因在花中的表达均为‘非洲’万寿菊高于‘猩红色’万寿菊(P<0.01),表明上述基因可能与不同万寿菊花色差异的形成有密切关系。

牛肝菌碳水化合物活性酶基因和次生代谢物合成基因的预测和比较分析

牛肝菌是一类美味的食用真菌,具有重要的药用和生态价值,但多数未被人工驯化栽培。因此,探究牛肝菌环境适应性和食药用品质的遗传基础,对其栽培利用具有重要意义。分别利用碳水化合物活性酶数据库、CBRF网站和微生物次级代谢物基因簇预测数据库对9种牛肝菌基因组进行碳水化合物活性酶(CAZymes)、植物细胞壁降解酶(CWDEs)和次生代谢物合成基因簇进行注释和分析。9种牛肝菌的CAZymes基因分类属6种CAZymes家族,其CWDEs主要为纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶;鉴定牛肝菌的次生代谢物合成基因和基因簇,发现9种牛肝菌主要次生代谢产物合成基因簇类型为萜类、非核糖体多肽合成酶、I型聚酮类。另外,9种牛肝菌CAZymes基因、CWDEs基因、次生代谢物合成基因的种类和数量均存在明显差异。研究结果为牛肝菌的驯化栽培提供了一定理论依据。

香灰菌和毛韧革菌碳水化合物活性酶基因和次生代谢物合成基因的比较分析

香灰菌(Annulohypoxylon stygium)和毛韧革菌(Stereum hirsutum)分别是银耳和金耳的伴生菌,对银耳和金耳的栽培、品质和产量起着关键作用。本研究对香灰菌和毛韧革菌的基因组进行了碳水化合物活性酶(CAZymes)基因、细胞壁降解酶基因、次生代谢物相关基因注释和比较分析。结果发现:(1)香灰菌和毛韧革菌CAZymes基因数量分别为525和519,其中GH、AA家族的基因数量最多;(2)香灰菌和毛韧革菌细胞壁降解酶数量分别为495和467,主要涉及纤维素、半纤维素、木质素、果胶、淀粉和菊粉降解相关酶类;(3)毛韧革菌纤维素酶和木质素酶编码基因数量多于香灰菌,而半纤维素酶编码基因数量少于香灰菌;(4)香灰菌和毛韧革菌次生代谢物合成相关基因数量分别为1458和547个,合成产物主要为萜类、聚酮类、非核糖体多肽合成酶类次生代谢物质。以上结果表明,香灰菌相较于毛韧革菌木质纤维素降解相关细胞壁降解酶数量更多,可能具有更强的木质纤维素降解能力,能够适应更多种类的木质纤维素基料,2种伴生菌对基质中木质纤维素成分具有一定偏好性。另外,香灰菌和毛韧革菌均能合成多种不同的次生代谢物,特别是香灰菌合成的次生代谢物种类明显多于毛韧革菌,可能增加了银耳和金耳的食药用价值。本研究挖掘了银耳和金耳伴生菌的营养吸收和食药用活性相关基因,为银耳和金耳的人工栽培和品质改良提供一定分子遗传基础。

木聚糖降解酶系统

介绍了木聚糖降解酶系统的的多种组成成分，各个酶的生物化学特性，并着重介绍了木聚糖降解酶系统中的主要酶──木聚糖酶的结构、基因特征及其代谢调控机理。

叶绿素降解工程菌株的构建

为特异、高效地降解烟叶中的叶绿素,从模式植物拟南芥中克隆获得了叶绿素酶基因At CLH1片段,大小为975 bp。通过构建表达载体p ET28a-At CLH1,并转化大肠杆菌BL21,获得了重组工程菌株。该菌株在30℃下,经0.5 mmol/L IPTG诱导培养22 h,可较好地表达重组蛋白At CLH1,蛋白质电泳图谱显示其大小约为35 ku。该菌株的叶绿素酶活力可达24.9 U/m L,能够明显降解烟叶提取物中的叶绿素,在提升低次烟叶品质方面具有很好的应用前景。

三株异菌脲高效降解菌株的筛选、鉴定及其降解特性分析

为筛选适宜青藏高原地区的异菌脲高效降解菌株资源,采用富集培养法从西藏自治区蔬菜大棚土壤中分离得到Y-20、Y-29和Y-32三株异菌脲高效降解菌株,通过形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列分析对上述菌株进行初步鉴定,探讨NaCl浓度(m/V)、温度、pH值、接种量(V/V)和异菌脲初始浓度等因素对其异菌脲降解速率的影响,采用气相色谱法和PCR技术分析了上述菌株的异菌脲代谢途径及降解基因(ipaH)。结果表明,菌株Y-20、Y-29和Y-32为微杆菌属(Microbacterium)的3个不同种;在1.0%NaCl(m/V)、pH 7.0、25-30℃、5%的接种量(V/V)和100 mg/L初始异菌脲浓度的最佳条件下,上述菌株能够在8-12 h内完全降解100 mg/L的异菌脲;上述菌株能够将异菌脲降解为N-(3,5-二氯苯基)-2,4-二氧代咪唑烷和异丙基氨基甲酸,且含有高度相似的ipaH基因序列(99.14%-99.69%)。本研究为高原地区异菌脲污染环境的生物修复提供了菌株资源和理论依据。

微生物降解尼古丁的分子生物学研究进展

尼古丁是烟草、烟气以及烟草废弃物中的主要有害成分之一。有关可降解尼古丁微生物的筛选及其尼古丁代谢的分子机理已引起人们的关注。近年来,利用分子生物学和生物化学新技术对嗜尼古丁菌中降解质粒pAO1进行了较系统的研究,通过pAO1全序列的测定,揭示了代谢尼古丁基因结构,确定了一些尼古丁代谢过程中的关键酶及其活性,使尼古丁的微生物体内代谢分子机理研究取得了重要突破。综述了微生物降解尼古丁的关键酶及相关基因研究进展,并就尼古丁降解功能基因的开发和利用进行了展望。

氯代苯胺类化合物微生物降解的研究进展

对氯代苯胺类化合物(Chlovoanilines,CAS)好氧微生物降解的研究现状进行了系统的综述,内容包括具有降解氯代苯胺类化合物能力的微生物、氯代苯胺类化合物的代谢途径及相关代谢酶的分析、降解质粒和关键代谢酶的基因克隆和表达,并提出了氯代苯胺类化合物好氧微生物降解研究中存在的问题和尚需进一步研究的方面。

植物衰老叶片与成熟果实中叶绿素的降解

最近20年叶绿素代谢途径研究已经得到深入发展,特别是非荧光叶绿素降解物结构的明确开辟了叶绿素代谢途径研究的道路。部分叶绿素代谢酶在叶绿素降解过程中的作用得到了进一步的论证,部分代谢途径得到了更正与完善。叶绿素代谢产物的生理学作用研究报道丰富了叶绿素代谢的生物学意义,其作用不仅是为了避免代谢毒害和叶绿素结合蛋白降解,还可能与衰老叶片和成熟果实的生存能力有关。