类黄酮3',5'羟基化酶基因的克隆及转化铁炮百合

利用RT-PCR技术从矮牵牛的紫色花瓣中克隆了两个控制花色的类黄酮3,5羟基化酶基因Hf1和Hf2,并构建了植物表达载体,利用农杆菌介导法对铁炮百合进行了遗传转化,获得了转基因植株。

绿色棉纤维类黄酮3',5'羟基化酶基因GhF3'5'H的克隆及实时定量表达分析

以发育18 d的天然绿色棉及其近等基因系白色棉纤维细胞为材料,利用cDNA-AFLP结合cDNA末端快速扩增技术,克隆了1个绿色棉纤维优势表达基因的全长cDNA。序列分析结果表明,该cDNA全长1873bp,含有一个编码509个氨基酸残基的开放阅读框。Blast分析表明,该基因的编码产物为一个类黄酮3',5'羟基化酶,将该基因命名为GhF3'5'H,序列提交到GenBank,登录号为GU062184。实时荧光定量PCR检测结果显示:GhF3'5'H在绿色棉不同组织中的表达量均显著高于其近等基因系白色棉,而且主要在纤维细胞中表达。在纤维发育过程中,GhF3'5'H在纤维发育的早期表达量最高,并随纤维发育逐渐降低。推测该基因可能在绿色棉纤维色素前体物质的形成中发挥作用。

类黄酮3′,5′羟基化酶基因的克隆及转化矮牵牛

类黄酮3’,5’羟基化酶(Flavonoid 3’,5’-hydroxylase,F3＇,5＇H)是花色素苷代谢途径中的一个关键酶,它使花色素的合成方向趋向于形成蓝色色素翠雀素。利用PCR方法,从“紫蓝色”品系的矮牵牛(Petunia hybrida)总DNA中,克隆到编码F3’,5＇H的Hf1、Hf2基因。将Hf2基因正向插入到植物表达中间载体中,通过土壤农杆菌介导的方法转化“淡粉色”品系的矮牵牛。现已得到PCR阳性植株。

锦绣杜鹃类黄酮-3′,5′-羟基化酶基因的生物信息学分析

类黄酮-3′,5′-羟基化酶(Flavonoid 3′,5′-hydroxylase,F3′5′H)是类黄酮代谢途径的一个关键酶,能使花色素的合成方向趋向于蓝色的飞燕草素。利用生物信息学软件对锦绣杜鹃类黄酮-3′,5′-羟基化酶基因(RpF3′5′H)进行分析。结果显示,RpF3′5′H基因ORF长1551 bp,共编码516个氨基酸;分子量为57.31 kD,等电点为9.03,无信号肽,定位于细胞质中的可能性最大,二级结构与三级结构中含有较多的α螺旋,与高丛越橘有较高亲缘性。分析结果将对RpF3′5′H的功能解析奠定理论基础,同时也为探究锦绣杜鹃花色苷的生物合成有一定指导作用。

蓝粒小麦花青素合成途径中的查尔酮合酶基因和类黄酮3＇5＇-羟化酶基因3＇末端的克隆和表达分析

采用RT-PCR和RACE方法从蓝粒小麦(Triticum aestivum L.×Thinopyrum ponticum(Podp.)Z.W.Liu et R.R.-C.Wang)发育种子中克隆到两个查尔酮合酶基因(TaCHS.tl，TaCHS．wl)，分别编码394个氨基酸，二者核苷酸和氨基酸序列的同源性分别为96．0％和98．9％；而且克隆到一个类黄酮3'5’．羟化酶基因(F3'5'H)3’-末端。分别从长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum(Podp．)Z．W．Liu et R．R．-C．Wang)、蓝粒小麦、白粒小麦和中国春基因组中分离到查尔酮合酶基因(CHS)的全长序列(ThpCHS.tg TaCHS．wg，TaCHS．csg)，它们的核苷酸序列之间具有很高的同源性，且均含有一个内含子(intron)，序列差异主要在内含子。通过DNA序列比较，发现一个CHS与亲本之一的长穗偃麦草基因组同源性达100％，一个CHS与另一白粒亲本基因组同源性达99％，表明来自于父、母本的CHS在蓝粒发育的种子中均表达。Southerm杂交结果表明CHS在小麦中的拷贝数至少有4个，不同颜色的蓝粒小麦、白粒小麦间拷贝数基本一致，但都与长穗偃麦草有差异，根据以上结果初步判定CHS在蓝粒小麦中属于一个多基因家族。Reverse Northern分析表明CHS在开花后15d发育的蓝粒小麦中具有较强的表达；花后21d F3'5'H和DFR的转录本积累显著高于CHS，基本上检测不到CHS的表达。这三个基因在蓝粒小麦中的表达顺序与其他植物花青素合成途径中的基因表达次序一致：ChS先于F3'5'H，F3'5'H先于DFR。实验还表明F3'5'H和DPR在幼叶中表达也较强，CHS仅在发育种子中表达，具有组织特异性。花后21d，F3’5’H在白粒、蓝粒小麦和中国春种子中均强烈表达，蓝粒小麦CHS和DFR转录本比白粒小麦多。因此，认为在蓝粒小麦中存在花青素生物合成途径，在蓝色色素形成过程中，该途径中的结构基因受到调节基因的调控。

F3′5′H基因的克隆、表达载体构建与矮牵牛遗传转化

类黄酮3′5′羟基化酶(Flavonoid-3’,5-’hydroxylase;F3′5′H)是花色素苷代谢途径中的一个关键性酶,能使花色素的合成趋向于形成蓝色的飞燕草色素。从蓝紫色矮牵牛的花瓣中提取总RNA,利用RT-PCR技术克隆得到了约1.7kb的F3′5′H片段。F3′5′H的cDNA序列分析结果表明,克隆得到的序列与原序列同源性达到99.34%,开放读码框为1 521 bp,编码507个氨基酸。将推算的氨基酸序列与NCBI登录的氨基酸序列进行分析比较,发现与文献报道的存在2个氨基酸差异,氨基酸同源率为99.6%。将此基因构建到含有35S启动子的植物表达载体PBI-F3′5′H上,并通过农杆菌介导法对粉红色矮牵牛进行了遗传转化,初步鉴定获得了转基因植株。

矮牵牛编码F3′5′H的蓝色基因表达载体构建及转化

类黄酮3′,5′羟基化酶(Flavonoid-3′,5-′hydroxylase,F3′5′H)是花色苷代谢途径中的一个关键酶,能使花色素合成趋向于形成蓝色的飞燕草色素,从而使花色向蓝紫色偏移。本研究从蓝紫色矮牵牛(Petunia hybrida)花瓣中克隆了编码F3′5’H的蓝色基因Hf1,并通过PCR技术获得百合花特异表达启动子(PchsA),将百合PchsA与Hf1基因融合,构建了百合花特异表达启动子调控的Hf1基因植物表达载体,通过农杆菌介导的叶盘法转化粉红色矮牵牛。抗性筛选和PCR检测鉴定转基因植株,结果表明,成功地获得了转基因阳性植株。

黄草乌Av-F3'5'H基因的克隆与表达分析

根据已发表的川乌头F3'5'H基因序列,通过RT-PCR方法从黄草乌(Aconitum vilmorinianum)花朵中克隆到了1个类黄酮3',5'羟基化酶(F3’5’H)基因的c DNA序列,该序列长1563 bp,包含1个编码506个氨基酸的完整开放阅读框,命名为Av-F3'5'H(Gen Bank登录号:JQ806761)。序列比对分析显示Av-F3'5'H蛋白与其它物种的F3'5'H蛋白序列有很高的序列相似性,包含有已确定的CYP基序、I螺旋区和血红素结合区等保守基序等。以川乌头18sRNA基因(FJ748878)为内参,通过RT-PCR对Av-F3'5'H基因的时空表达模式进行了分析,结果显示Av-F3'5'H基因的表达水平随花朵发育进程而呈递增趋势,在第3时期的花朵中达到最高,随后又逐渐降低,而在根、茎和叶中均不表达,推测该基因可能在调节黄草乌花朵蓝色形成过程中起重要作用。

非洲紫罗兰F3′5′H基因的克隆及烟草的转化分析

本研究利用PCR技术克隆了非洲紫罗兰（Saintpaulia ionantha）花色合成的关键酶,F3＇5＇H的基因.对克隆序列的分析表明,F3＇5＇H基因序列上非洲紫罗兰与金鱼草（Antirrhinum Kelloggii）、矮牵牛（ToreniaH ybrida）有着较近的亲缘关系.构建了该基因的pCAMBIA1304表达载体,采用农杆菌介导叶盘法转化普通烟草（Nicotiana tabacum）,获得了转基因植株.利用高效液相色谱法（HPLC）法检测转基因植株类黄酮含量,转基因烟草类黄酮相对含量升高4.0％～16.3％,同时花色向紫色转变.表明该基因对植物花色的形成有重要作用,可为基因工程蓝色花育种提供理论依据和基础.

中国桔梗PgF3′5′H基因的克隆及表达分析

利用RT-PCR结合RACE技术,从中国桔梗(Platycodon grandiflorus)花朵中分离克隆了1个类黄酮-3′,5′-羟基化酶(flavonoid-3′,5′-hydroxylase,F3′5′H)基因的全长cDNA序列,命名为PgF3′5′H(GenBank登录号JQ403611)。PgF3′5′H基因全长1 787bp,包含1个编码532个氨基酸长为1 599bp的开放阅读框。蛋白序列比对显示,PgF3′5′H基因蛋白与其他物种的F3′5′H蛋白有很高的相似性,包含有CYP基序、Ⅰ螺旋区和血红素结合区等保守性序列,以及一段类似于风铃草F3′5′H蛋白的9个氨基酸的特殊区。半定量RT-PCR结果显示,PgF3′5′H的表达量随着花朵发育和花色素的出现而呈递增趋势,在花发育第四阶段的蓝色花蕾中达到最高,而在叶中不表达。研究推测,PgF3′5′H基因可能在中国桔梗蓝色花色素的生化合成途径中起重要作用。

操纵茶树类黄酮3′-羟基化酶生物合成B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物

【目的】操纵茶树类黄酮3′-羟基化酶,生物合成B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物圣草酚、二氢槲皮素和槲皮素。【方法】构建了4个茶树类黄酮3′-羟基化酶基因(CsF3′H)和拟南芥的P450还原酶基因(ATR)融合表达质粒:SUMO-CsF3'H[7-517]::ATR1[49-688]3 AA、SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR1[49-688]3 AA、SUMO-CsF3'H[7-517]::ATR2[75-711]3 AA和SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR2[75-711]3 AA,分别转化大肠杆菌菌株TOP10、DH5α和BL21,获得12个转化菌株S1–S12;构建了茶树类黄酮3′-羟基化酶基因CsF3′H表达质粒p YES-Dest52-CsF3′H,转化酵母菌株WAT11,得到转化菌株S13;构建了茶树类黄酮3′-羟基化酶基因CsF3′H表达质粒pES-URA-CsF3′H,及茶树黄烷酮3-羟基化酶基因CsF3H与拟南芥黄酮醇合成酶基因At FLS的融合表达质粒pES-HIS-CsF3H::At FLS 9AA,二者共转化酵母菌株WAT11,获得转化菌株S14。【结果】转化SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR1[49-688]3 AA质粒的TOP10菌株S6在25°C条件下发酵,转化效率最高,能将1000μmol/L柚皮素、二氢山奈酚和山奈酚,分别转化生成287.93μmol/L圣草酚、131.76μmol/L二氢槲皮素和188.62μmol/L槲皮素。发酵菌株S13能分别将1000μmol/L柚皮素、二氢山奈酚和山奈酚,最多能转化生成734.32μmol/L圣草酚、446.07μmol/L二氢槲皮素和594.64μmol/L槲皮素。喂食S14发酵菌株5 mmol/L的底物柚皮素,在发酵36–48 h中,最多能生成1412.16μmol/L圣草酚、490.25μmol/L山奈酚、445.75μmol/L槲皮素、66.75μmol/L二氢槲皮素和73.50μmol/L二氢山奈酚。【结论】本研究首次将茶树类黄酮3′-羟基化酶基因应用于B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物圣草酚、二氢槲皮素和槲皮素的生物合成。

丹参F3′5′H基因克隆及其序列分析

目的:为了验证丹参类黄酮-3′,5′-羟基化酶(Flavonoid 3′,5′-hydroxylase,F3′5′H)基因与丹参花色表型的相关性,本研究克隆并分析了紫花丹参99-3株系和一些白花丹参中的F3′5′H基因。方法:本研究通过提取紫花丹参和白花丹参中的总RNA,再将其反转录得到cDNA,以此cDNA为模板,利用PCR方法扩增获得F3′5′H基因全长序列。再利用生物信息学分析方法,分析了该基因编码蛋白质的理化性状、结构域、系统进化等特点,并预测了该蛋白质的亚细胞定位、跨膜区等;利用实时定量PCR方法检测了该基因的表达特异性;利用毛状根遗传转化方法获得了该基因的过表达阳性毛状根株系。结果:F3′5′H基因全长1551 bp,编码516个氨基酸,相对分子质量为57.4 kDa。该基因在丹参花中高丰度表达。在42份(紫花25份;白花17份)丹参样品中发现一个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)位点在紫花和白花丹参中呈现与花色相关的稳定变化。系统发育分析表明丹参F3′5′H与美女樱的F3′5′H具有较高序列同源性。获得了过表达F3′5′H的毛状根株系。结论:本研究在丹参中克隆到F3′5′H基因,对其序列进行了分析,为进一步研究丹参F3′5′H基因的功能奠定基础。

矮牵牛F3′,5′H全长cDNA的克隆及花特异启动子介导表达载体的构建

通过RT-PCR从蓝色矮牵牛(Petunia hybrida)花瓣中克隆类黄酮-3',5'-羟基化酶基因(F3',5'H)全长cDNA(GenBank登记号EF371021)。生物信息学分析表明克隆的F3',5'H基因与GenBank登记号D14588、Z22545和DQ352142等的F3',5'H基因序列高度一致;其编码的氨基酸序列与GenBank登记号BAA03438.1(矮牵牛)、BAC10997.1(银杯草)和AAV85470.1(马铃薯)的高度同源,同源率分别为99%、88%和87%。利用pBIN19、pBluescript SK(+)和pMD18-PchsA质粒成功构建了花特异性启动子PchsA驱动的F3',5'H基因的表达载体pBIN19-PchsA-F3'5'H,并导入到野生型发根农杆菌K599中。利用K599诱导菊花生根,不定根的诱导率可达30.7%。这为利用转基因技术创造蓝色花卉提供了重要的基础。

川乌头F3′5′H基因的cDNA克隆与表达分析

利用RT-PCR结合RACE技术,从川乌头(Aconitum carmichaeli Debx.)花朵中克隆到1个类黄酮-3′,5′-羟基化酶基因的cDNA全长序列,全长1720bp,包含1个编码506个氨基酸的开放阅读框,命名为Ac-F3′5′H(GenBank登录号:JN635708)。序列分析表明Ac-F3′5′H编码的氨基酸序列中包含有已确定的保守基序,包括CYP基序、I螺旋区和血红素结合区等。氨基酸序列比对显示Ac-F3′5′H与其它物种的F3′5′H有很高的序列相似性。以川乌头18SrRNA基因(FJ748878)为内参,通过半定量RT-PCR对Ac-F3′5′H的时空表达模式进行了分析,结果显示Ac-F3′5′H随花朵发育,表达量呈递增趋势,并且在正在开放的花朵中达到最高,而在根、茎、叶中不表达,推测该基因可能在调节川乌头蓝色花朵形成中发挥作用。