茉莉酸及其前体12-氧-植物二烯酸的HPLC-MS/MS检测方法

茉莉酸是植物体内重要的伤反应特异激素,含量极低,但作用较大。当植物受到机械伤害时,茉莉酸调控一系列应激反应。12-氧-植物二烯酸(OPDA)是茉莉酸合成途径中的重要前体,与茉莉酸有密切的关系。该研究建立了一种HPLC-MS/MS分析检测方法,可同时检测植物材料中茉莉酸及其前体OPDA含量。利用该方法建立的标准曲线具有良好的线性相关性,相关系数达0.991 9–0.999 5,回收率范围为91.91%–101.56%。该方法同时具有较好的检测灵敏度,2种化合物的最低检测限为3.218和34.129 pmol。研究结果说明该方法切实可靠且具有较好的适用性。利用该方法检测了4种不同植物样品中目标化合物的含量,结果表明该方法能够用于不同植物材料中这2种活性化合物含量的检测分析。

响应内生菌侵染的两个地黄茉莉酸合成关键基因的克隆与表达分析

丙二烯氧化物合酶(allene oxide synthase,AOS)、12-氧代植二烯酸还原酶(12-oxophytodienoate reduc⁃tase,OPR)基因是植物中茉莉酸合成关键基因。从地黄与内生真菌GG22互作转录组中筛选响应内生菌侵染的AOS和OPR基因序列,设计特异引物,克隆RgAOS和RgOPR基因的完整开放阅读框,并对该序列及其编码产物进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR技术分析RgAOS和RgOPR基因在不同组织及内生真菌GG22侵染前后的表达模式。RgAOS基因开放阅读框为1626 bp,编码541个氨基酸,分子量为60.20 kD。RgOPR基因的开放阅读框为1197 bp,编码398个氨基酸,分子量为44.07 kD。QPCR分析发现,RgAOS在根中表达量最高,花中最少,RgOPR在花和叶中的表达量较高。内生真菌GG22能诱导地黄中RgAOS和RgOPR基因的表达。该研究成功从地黄中克隆了RgAOS和RgOPR基因,为进一步研究地黄中茉莉酸类物质的生物活性及探索内生真菌对地黄次生代谢产物调节的分子机制奠定了基础。

氧脂素信号调控气孔运动的研究进展

氧脂素是由多不饱和脂肪酸经酶促氧化衍生的脂肪酸次生代谢物,作为广谱的信号分子参与调节植物的生长发育和逆境应答等多种重要生理过程。本文侧重梳理了茉莉酸和12-氧代植物二烯酸这两类重要氧脂素分子在植物体内的合成途径,并对其在气孔运动中的信号转导模式进行了归纳。在此基础上,本文进一步对陆生植物演化过程中氧脂素分子信号功能的起源和进化途径进行了探讨。

香蕉茉莉酸合成关键酶基因MaOPR的克隆和表达分析

从‘巴西’香蕉(Musaacuminata L.AAAgroup‘Brazilian’)根的cDNA文库中获得了一段12-氧-植物二烯酸还原酶OPR(12-oxo-phytodienoic acid reductase)基因的片段,RACE扩增获得全长,命名为MaOPR。该基因全长1512bp,存在一个完整的开放阅读框1287bp,编码429个氨基酸。生物信息学分析表明,该蛋白属稳定蛋白,等电点为8.11,具有一个活性位点,一个基质结合位点,一个黄素单核苷酸结合位点。序列预测分析该蛋白亚细胞定位为细胞质,其不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。通过和已知植物的12-氧-植物二烯酸还原酶基因相比,同源性达到66%以上。其中与苜蓿、谷子、粳稻、紫云英的OPR编码的氨基酸序列的同源性均为71%。器官特异性分析表明,MaOPR在香蕉的根、茎、叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎和果实中表达量较高。通过对其在ABA抑制剂、乙烯、枯萎病胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应以上3种胁迫。

甘蔗茉莉酸合成关键酶基因ScOPR1的克隆、亚细胞定位及表达

12-氧-植物二烯酸还原酶(12-Oxo-phytodienoic acid reductase,OPR)是十八碳烯酸途径的关键酶之一,控制着茉莉酸合成的最后一个步骤.目前,甘蔗(Saccharum spp.)OPR基因的研究尚未见报道.从课题组构建的甘蔗转录组unigene注释库中筛选到一个OPR基因,利用RT-PCR技术从ROC22接种黑穗病菌48 h的蔗芽中扩增获得全长cDNA序列,命名为ScOPR1(GenBank Accession Number:MG755745),并对该基因的序列特征、亚细胞定位、组织特异性表达及其在不同植物激素胁迫和不同基因型甘蔗与黑穗病菌互作过程中的表达情况进行分析.生物信息学分析发现,ScOPR1基因全长1 287 bp,包含1个1 116 bp的开放阅读框,编码371个氨基酸,理论等电点为6.01,含有底物结合活性、FMN结合活性和催化活性的氨基酸保守位点以及OYE家族的保守结构域,且与高粱(Sorghum bicolor)OPR蛋白(XP_002447901.2)的氨基酸序列一致性高达96.23%,推测其为酸性稳定亲水性非分泌OPRⅠ蛋白.本氏烟(Nicotiana benthamiana)瞬时表达显示,ScOPR1::GFP融合蛋白定位于细胞质和细胞膜.qRT-PCR分析结果显示,ScOPR1基因在甘蔗不同组织中均有表达,其在根中的表达量最高,其次为叶和蔗皮,而在蔗芽和蔗肉中的表达量最低.茉莉酸甲酯和水杨酸处理后,随着胁迫时间的延长(3-24 h),ScOPR1基因显著上调表达;该基因在脱落酸处理0.5 h时被诱导表达,为对照的1.54倍.此外,ScOPR1基因在抗黑穗病品种崖城05-179受黑穗病菌侵染初期(24 h)显著上调表达,但在感黑穗病品种ROC22中下调表达;48-72 h时ScOPR1基因的表达量在两个甘蔗基因型中较对照有所增加,但在抗病品种中高于感病品种.本研究表明,ScOPR1基因积极响应茉莉酸甲酯、水杨酸和脱落酸信号分子以及黑穗病菌的胁迫,结果可为进一步分析ScOPR1基因的功能和甘蔗抗病基因工程提供参考.

异源表达唐菖蒲GhOPR3提高了拟南芥的抗逆性

通过RT-PCR与RACE技术从唐菖蒲(Gladiolus hybridus)品种‘Rose Supreme’球茎中克隆茉莉酸生物合成途径中的关键酶——12–氧–植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase,OPR)基因的1 489 bp全长cDNA序列,quantitative RT-PCR结果表明,GhOPR3在唐菖蒲叶、花、根、匍匐茎、新球茎和籽球中都表达,其中在籽球和匍匐茎中相对表达量较高;0.1～0.5 mmol·L-1的茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MJ)处理后,提高了GhOPR3在球茎中的表达量和内源MJ含量;采用农杆菌介导侵染拟南芥花粉,进行GhOPR3基因的过表达分析,过表达拟南芥株系较野生型提高了耐盐性和抗旱性;提高了机械损伤后相关基因的表达水平和内源MJ含量。