水母雪莲悬浮培养细胞生长和黄酮类活性成分合成

在ＭＳ培养基上进行水母雪莲（ＳａｕｓｕｒｅａｍｅｄｕｓａＭａｘｉｍ．）细胞悬浮培养，研究了摇床转速、接种量、培养液初始ｐＨ、碳源等的影响。结果表明，摇床转速为９０～１２０ｒ／ｍｉｎ，接种量为５０～８０ｇＦＷ／Ｌ，培养液初始ｐＨ５．５～６．０，对水母雪莲悬浮培养细胞生长和黄酮合成最有利。碳源以蔗糖最适合，蔗糖浓度则以４０ｇ／Ｌ较好，此时细胞生长量为１８～１９ｇＤＷ／Ｌ，总黄酮合成量可达１４２３．２５ｍｇ／Ｌ。用ＨＰＬＣ检测显示４′，５，７三羟基３′，６二甲氧基黄酮（ｊａｃｅｏｓｉｄｉｎ）和４′，５，７三羟基６甲氧基黄酮（ｈｉｓｐｉｄｕｌｉｎ）的含量分别达到总黄酮含量的２２．１１％和０．１５％。

植物二氢黄酮醇4-还原酶的生物信息学分析

二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)是黄酮类化合物合成途径中的重要酶之一。利用NCBI数据库中已经注册的植物DFR基因核酸以及氨基酸序列,以拟南芥DFR为主,对其组成成分、疏水性/亲水性、蛋白质的二级结构以及三级结构等方面进行分析及预测,结果表明:拟南芥等植物DFR不具有明显的疏水或亲水区域;主要构件为α-螺旋和不规则卷曲;植物DFR在高级结构、活性位点等方面具有较高的保守性。

花生种皮色素合成相关通路的转录组-代谢组学联合分析

花青素是具有重要生理活性的植物次生代谢产物,而关于花青素合成机制的研究已成为重要的研究热点之一。本研究以花青素类型和含量存在显著差异的紫珍珠、红珍珠、G110和白珍珠为研究材料,取开花后30 d和45 d样品进行转录组、代谢组分析以及双组学联合分析。RNA-Seq分析共鉴定出32805个差异表达基因,KEGG富集通量分析表明不同组别具有差异。GO分析结果表明,在氧化还原过程、花色苷化合物生物合成过程和类黄酮生物合成过程中,富集到与种皮颜色相关的差异表达基因分别为34个、21个和19个。液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)法进行代谢组分析结果表明,差异表达代谢物包括原花青素、矮牵牛素、芍药素、锦葵素、飞燕草素和矢车菊素以及它们的衍生物;原花青素A1、A2、B2、B3,飞燕草素和矢车菊素在各个比较组显著上调,差异倍数为5.82~19.52。差异表达代谢物KEGG分析共富集到2条代谢通路,分别是花青素生物合成途径和类黄酮生物合成途径。转录组-代谢组的联合分析结果表明,类黄酮生物合成是种皮颜色形成的关键合成通路,飞燕草素和矢车菊素为主要差异表达代谢物。选择6个富集通路中的20个基因进行qRT-PCR验证,开花后30 d的G110相对于白珍珠中有12个基因被验证;开花后30 d的红珍珠相对于白珍珠中有12个基因被验证;开花后30 d的紫珍珠相对于白珍珠中有10个基因被验证;开花后45 d的G110相对于白珍珠中有2个基因被验证;开花后45 d的红珍珠相对于白珍珠中有7个基因被验证;开花后45 d的紫珍珠相对于白珍珠中有4个基因被验证,验证结果与转录组结果趋势一致。本研究结果将为深入研究花生种皮花青素合成的分子机理提供信息基础,同时对选育富含花青素的花生品种具有一定参考价值。

井窖深栽烟苗的生理响应及其转录组和次生代谢特征

为揭示井窖深栽促进作物生长的理论机制,以常规移栽为对照,比较分析了井窖深栽烟苗的生理生化和转录组特征。结果表明:井窖深栽烟苗生长环境的平均气温为22.29℃,比常规移栽提高了4.76℃;环境相对湿度为97.10%,较常规移栽增加了58.97%;烟苗叶片的平均太阳光合有效辐射为221.57μmol/(m^(2)·s),比常规移栽降低了20.53%。与常规移栽相比,井窖深栽烟苗株高显著增加,最大叶面积显著增大,叶片水势提高29.92%~64.46%,增加显著;叶片超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)活性及丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量分别降低了14.48%、8.86%和9.83%(P<0.05)。转录组测序共发现4 845个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中下调表达基因2 693个,上调表达基因2 152个;基因本体(gene ontology, GO)富集分析表明,下调DEGs主要富集于氧化还原过程和氧化还原酶活性等功能途径;京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路富集分析表明,DEGs最显著富集于黄酮类化合物生物合成途径,该途径关键酶查耳酮异构酶、黄烷酮-3-羟化酶、黄酮醇合成酶、黄酮类-3′-羟化酶、黄酮醇-3-O-葡萄糖苷L-鼠李素转移酶等的相关基因表达下调。常规移栽烟苗叶片中的二氢槲皮素、芦丁、山柰酚-3-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-半乳糖苷、木犀草素、异鼠李素-3-O-芸香糖苷和山柰酚-3-O-芸香糖苷等7种黄酮类化合物含量显著高于井窖深栽烟苗。井窖深栽提高了移栽烟苗生长环境的温、湿度,降低了叶片光合有效辐射,避免了烟苗遭遇明显逆境胁迫,促进了烟苗的生长发育。

植物查耳酮异构酶生物信息学分析

查耳酮异构酶(CHI)是黄酮类化合物合成途径中的关键酶之一。利用生物信息学方法对该酶基因及编码蛋白进行系统的分析,将为深入开展研究打下基础。本文利用NCBI数据库中注册的CHI基因的核酸及氨基酸序列,以葡萄CHI为主,对其组成成分、疏水性/亲水性、翻译后修饰、蛋白质二级及三级结构等进行预测和推断。结果表明:葡萄CHI不具有明显的亲水或疏水区域;二级结构主要由α-螺旋、不规则卷曲和β-折叠组成,β-转角散布于整个肽链中;β3a-β3f连同α1-α7构成了蛋白三级结构的核心;包含CHI结构域;在高级结构、活性位点等方面具有较高的保守性。

基于转录组分析酸枣仁斯皮诺素生物合成途径的相关基因

采用转录组测序技术分析酸枣仁(Ziziphi spinosae semen)不同发育时期基因表达差异,识别酸枣仁黄酮生物合成途径的相关基因,为进一步分析酸枣仁中黄酮类成分生物合成相关酶基因提供研究基础。以3个不同生长发育时期的酸枣仁样本为供试材料,采用Illumina Hiseq 4000进行转录组测序,并从头拼接,对转录本进行功能注释和差异性分析。经StringTie软件组装拼接得到74472个转录本,其中有26.83%在NR、Swiss-Prot、Pfam、GO、KOG、KEGG数据库中得到注释;代谢通路分析结果发现,在酸枣仁转录组中与黄酮类合成途径相关的11条差异表达基因可能编码斯皮诺素合成途径的一些酶类。酸枣仁中黄酮类成分斯皮诺素相关转录本信息为阐明斯皮诺素在生长期的积累提供重要依据,为提高酸枣仁品质研究提供参考。