丹参4-羟基苯丙酮酸还原酶基因RNAi表达载体的构建

为研究丹参4-羟基苯丙酮酸还原酶基因(SmHPPR)在丹酚酸类化合物生物合成中的作用,构建SmHPPR的RNAi植物表达载体。根据SmHPPR的序列,设计4对含有酶切位点的特异性引物,以丹参无菌苗叶片cDNA为模板,分别扩增两段目的基因的正反向片段(约402 bp和346 bp),经T-载体克隆并测序后,将正反义片段分别插入表达载体pART27的相应位置(正向目的片段插人中间载体pKANNIBAL内含子左侧,反向目的片段插入该载体内含子右侧),构建了含有发夹结构的RNAi植物表达载体pART27-HPPR1sa、pART27-HPPR2sa和阴性对照载体pART27-Intron。利用三亲杂交法,将这3个载体导入到发根农杆菌LBA9402中。酶切鉴定和PCR扩增结果表明RNAi表达载体构建成功并成功导入到发根农杆菌LBA9402中,为下一步研究SmHPPR基因的功能奠定基础。

小麦TaHPPR基因的克隆与表达分析

为研究羟基苯丙酮酸还原酶(HPPR)在小麦逆境胁迫中的作用,本研究利用同源克隆法获得1个小麦HPPR基因,命名为TaHPPR,并对其组织表达特性和逆境胁迫表达特性进行了分析。以‘太原806’、‘小白麦’、‘京冬8’及‘京411’为供试材料,用荧光定量方法获得组织表达和逆境胁迫表达数据。序列分析表明:TaHPPR基因含有1个975 bp的完整开放阅读框,编码324个氨基酸;Ta HPPR蛋白含有一个NAD-binding domain结构域。系统进化分析表明:TaHPPR基因与二粒小麦处于同一分支,其亲缘关系最近。荧光定量表达分析表明:TaHPPR基因在小麦根、小穗(除去雄蕊)、叶鞘均有表达,其中,根中表达量最高;在低温、干旱、高盐和ABA胁迫处理下Ta HPPR基因表达均有所下降;在高抗盐品种‘京冬8’中,TaHPPR基因表达升高,而在敏感品种‘小白麦’和较敏感品种‘京411’中,TaHPPR基因表达受到抑制。亚细胞定位结果显示,TaHPPR蛋白主要在线粒体中表达,过表达TaHPPR基因可能增加小麦的抗盐性。本研究分析了TaHPPR在小麦逆境应答及不同品种中盐胁迫处理下的表达特性,为研究小麦抗逆育种分子机制提供新基因资源和新的思路。

丹参SmHPPR1基因调控丹酚酸生物合成的研究

丹参是临床上治疗心脑血管疾病的常用中药,其主要水溶性活性成分为迷迭香酸和丹酚酸B,由苯丙烷类代谢途径产生。4-羟基苯丙酮酸还原酶(HPPR)是苯丙烷代谢途径中的关键酶。本课题组前期在丹参中克隆了SmHPPR1基因并构建了植物表达载体。在此基础上,获得了携带SmHPPR1的转基因拟南芥阳性植株并测定4-羟基苯乳酸的含量;诱导了过表达SmHPPR1丹参毛状根并进行有效成分含量测定和转录组分析。结果显示:携带SmHPPR1的T1代转基因拟南芥中4-羟基苯乳酸含量为0.594 mg·g^(-1);SmHPPR1-OE-3毛状根中的迷迭香酸、丹酚酸B、总丹酚酸含量分别是control-3毛状根的1.09、1.29、1.15倍,丹参素是control-3毛状根的36.26%;转录组分析显示,SmHPPR1过表达引起了SmTAT2表达量上调;蛋白-蛋白相互作用表明CYT(TR74706_c0_g1)、NADP^(+)(TR26565_c0_g1)和NADP^(+)(TR68771_c0_g1)是网络的中心节点并参与代谢过程、细胞过程等。以上研究表明,SmHPPR1在携带SmHPPR1的转基因拟南芥中能催化4-羟基苯丙酮酸还原为4-羟基苯乳酸;丹参毛状根中过表达SmHPPR1可以通过协同调控其他途径基因来提高丹酚酸的含量。