甘薯4-香豆酸辅酶A连接酶基因的生物信息学鉴定和表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase,4CL)在苯丙烷类代谢途径中具有重要调控作用。该研究利用转录组数据在甘薯品种QS48中鉴定了11个4CL基因,并将这些基因命名为Ib4CL1~Ib4CL11。序列比对和功能域分析发现,11个Ib4CL蛋白均具有典型的4CL结构特征,包含保守的BoxⅠ和BoxⅡ的结构域。进化和保守基序分析显示,Ib4CL1和Ib4CL2属于Ⅰ类4CL,Ib4CL3属于Ⅱ类4CL,而Ib4CL4~Ib4CL11属于4CL类似蛋白。转录组数据和荧光定量PCR分析显示,Ib4CL3和Ib4CL10在甘薯QS48的叶中转录表达水平显著高于茎和块根,与绿原酸的积累呈正相关关系;Ib4CL4和Ib4CL8在嫩叶中表达较高,与花青素的积累密切相关。研究结果为进一步揭示甘薯4CL基因在苯丙烷类代谢途径中的功能奠定了基础。

中草药中4-香豆酸辅酶A连接酶的遗传进化分析

目的:研究中草药中4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)基因的遗传进化,为中草药中有效成分黄酮类物质等的有效积累和调控奠定理论基础。方法:运用ClustalW 1.83、Mega 5.0、CodonW、DNAMAN等软件对搜集的部分中草药中的4CL进行遗传进化树的构建、密码子偏好性分析及氨基酸保守区的分析。结果:不同植物以基因家族形式出现,通过遗传密码子使用情况分析,可推测植物中表达较强的基因。遗传进化分析表明,与模式植物相比,中草药中4CL基因有的聚在一起可能具有相同的功能,推测并没有发生基因的分化,而有些基因可能具有功能的分化。结论:通过4CL基因的遗传进化树、密码子偏好性分析、酶的保守区分析,可为进一步研究4CL在中草药中的应用提供理论支持。

RNAi沉默Fa4CL基因对草莓果实花色苷代谢的影响

【目的】探讨Fa4CL与花色苷代谢之间的关系,构建RNA干扰载体转染草莓果实,研究Fa4CL基因在草莓花色苷代谢中的功能。【方法】用RT-PCR方法从‘阿尔比’草莓(Fragaria×ananassa‘Albion’)果实中克隆Fa4CL基因。构建不含内含子的发夹结构干扰载体p BI-4CLi,将其转入农杆菌GV3101,采用无菌注射器注入到授粉后14 d的‘阿尔比’草莓果实中转染,与对照果比较表型变化、物质变化,半定量RT-PCR检测Fa4CL基因的表达量的变化。【结果】克隆的Fa4CL的CDS,长1638 bp,编码545个氨基酸。与森林草莓Fv4CL2基因序列的同源性较高,为98.4%。p BI-4CLi转染果与对照果相比,转染果的果皮红色变浅。进一步利用RT-PCR分析发现,p BI-4CLi转染果Fa4CL基因表达量明显低于对照果。分析果实花色苷含量发现,p BI-4CLi转染果的花青素糖苷和花葵素糖苷分别比对照果降低了93.5%和97.0%,差异均达到显著水平。【结论】RNA干扰载体转染草莓果实的结果证明Fa4CL成功沉默,Fa4CL基因与花色苷的合成关系密切。

不同地区短葶飞蓬总黄酮含量与PAL和4CL酶活性的比较

为了探讨短葶飞蓬总黄酮含量地区差异形成的原因,从酶的角度揭示药用植物有效成分不同的原因;采集云南省不同地区短葶飞蓬野生植株,活体采回实验室4℃条件保存,鲜叶测定酶活性,剩余部分烘干研磨测定化学有效成分,比较它们总黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)及4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)的活性。短葶飞蓬总黄酮含量和相关酶活性都存在空间差异,其中总黄酮含量最低地区仅为最高地区的20.47%;总黄酮含量和PAL及4CL活性都为昆明待补地区最低,并且它们之间有正相关关系,说明产地间短葶飞蓬植株总黄酮含量的差异与合成过程的不同有关,但是合成的不同不能解释全部差异,总黄酮含量的不同还可能有其他原因。

苯丙氨酸代谢途径关键酶:PAL、C4H、4CL研究新进展

主要阐述了苯丙氨酸代谢途径中三种关键酶:苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸4-羟基化酶(C4H)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)的研究进展,希望能为研究植物次生代谢途径的研究工作者提供一些帮助。

五节芒CCoAOMT和4CL的克隆和表达分析

木质素是细胞壁的重要组成部分,在植物的生长发育和抵御病原微生物的侵害方面发挥着重要的作用,但木质素结构稳定,成为生物质能源转化的障碍。以五节芒(Miscanthus floridulus)为材料克隆得到了木质素合成过程中的关键酶CCoAOMT基因全长CDS序列和4CL基因的CDS半长序列,并对其CDS和氨基酸序列与其他物种进行了比对分析。相应的qRT-PCR分析显示,2个基因在五节芒的幼苗期、抽穗期的茎节、成熟叶片、幼穗都有表达,且与木质素的合成有一定的相关性。间苯三酚溶液染色结果亦显示,2个基因的表达规律与茎秆的木质化进程一致。五节芒CCoAOMT和4CL基因的克隆和表达分析将为进一步研究其生物学功能和改良能源作物奠定基础。

4CL基因在海巴戟叶片莨菪亭累积过程中的功能研究

为明确海巴戟叶片中莨菪亭累积规律,探究4CL基因在其累积过程中起到的作用。利用高效液相色谱仪对离体的海巴戟成熟叶0~48 h内莨菪亭含量进行测定,并测定经不同浓度的阿魏酸处理后莨菪亭含量的变化。以阿魏酸为底物,利用紫外分光光度计进行酶活反应的4CL总酶活性测定。对RNA-seq结果中7个4CL基因进行qPCR,筛选出一个表达趋势与莨菪亭含量及酶活变化趋势一致的4CL基因作为关键候选基因,进行全长克隆以及生物信息学分析,最后用qRT-PCR研究其表达特性。海巴戟叶片在采摘后48 h内,莨菪亭含量在12 h时最高,达0.35 mg/g,48 h最低,为0.18mg/g。4CL总酶活性变化与莨菪亭含量趋势相近。阿魏酸处理后的叶片中4CL总酶活增加。通过qRT-PCR筛选到4CL(DN15707)基因,克隆、测序后发现其长度为1632 bp,具备完整开放阅读框,在NCBI进行序列比对及系统进化树分析,确定该基因为4CL基因家族中的4CL2基因,命名为Mc4CL2。Mc4CL2基因可能是莨菪亭累积过程中的关键基因,它能启动4CL酶活,充分利用阿魏酸底物进而导致莨菪亭累积。

植物4CL基因家族结构功能与表达特性研究进展

4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)是植物苯丙烷衍生物,如类黄酮和木质素等,生物合成途径的一种关键酶,在大多数维管植物中4CL基因以基因家族的形式出现.4CL基因家族成员在植物组织中存在差异表达,并参与不同的苯丙烷类衍生物的生物合成.从4CL酶的基因结构、基因家族组成与表达特性等方面详细论述了当前最新研究进展,这将有助于更好地理解植物4CL基因参与苯丙烷类衍生物途径的合成与代谢机制.

作物中4-香豆酸辅酶A连接酶的遗传进化分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是苯丙烷类代谢途径的关键酶。2014年着重以水稻、大豆、玉米为研究对象,通过收集4CL基因完整的c DNA和编码氨基酸序列的数据,利用Mobyle、EMB0SS、DNAMAN以及MEGA5.0和Clustalx 1.83等生物信息学软件对数据进行分析比较,从而对4 CL基因的遗传进化及密码子使用进行分析总结。本研究构建了4CL的系统发生树,研究基因的密码子偏好性,比对分析酶的保守区,为进一步研究4-香豆酸辅酶A连接酶在农作物中的应用提供理论支持,为研究其次级代谢产物木质素及黄酮类物质的合成、积累和调控奠定基础。

反义4CL基因调节烟草木质素生物合成

采用根癌农杆菌介导法的叶盘转化法,将紫穗槐反义4CL基因片段导入烟草中,获得T0代阳性转化植株。T0代转基因植株自花授粉,收获种子,种植后获得T1代植株。PCR、RT-PCR(T1代)检测、目的片段测序的结果表明,反义4CL基因已经稳定遗传到T1代中。T1代烟草阳性植株和阴性植株的比例为77:23,接近于3:1。两株T1代烟草转化植株q RT-PCR及4CL酶含量检测表明,叶片4CL1基因表达量较野生植株降低了19.51%;茎4CL酶含量降低了10.50%,说明该反义基因能够干扰烟草4CL基因的表达。T1代烟草茎木质素含量平均下降了11.87%,根木质素含量降低了14.23%。种植60 d的转基因植株与野生型植株生长一致,在株高、株重等方面差异不显著(p>0.05),说明反义4CL基因的转入在降低了木质素含量的同时并没有影响烟草的正常生长。

两个非洲菊4CL基因的克隆及表达

香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)是苯丙烷类代谢的一个关键酶,在植物生长发育和抗逆防御反应中发挥着重要作用.为了解非洲菊4CL基因的序列特征和表达特性,使用反转录PCR克隆两个非洲菊4CL基因,利用生物信息学分析软件分析它们的序列特性,同时利用qRT-PCR研究它们在不同组织部位和低温、干旱、盐胁迫和水杨酸(SA)处理下的表达情况.结果显示,两个非洲菊4CL基因(Gj4CL-like7和Gj4CL-like1)CDS长度分别为1 617 bp和1 623 bp,它们编码的蛋白均为疏水蛋白,其中Gj4CL-like7拥有跨膜结构.Gj4CL含有木质素代谢相关4CL特有保守序列SSGTTGLPKGV和GEICIRG.定量结果显示,它们在不同组织部位中的表达情况相同均为根>叶柄>叶;低温处理下Gj4CL-like7的表达先升高,在处理8 h时达到最大值,之后显著下调并显著低于对照,而Gj4CL-like1的表达呈"升—降—升—降"的趋势,低温处理前12 h的表达量均高于对照且在12 h时最高,之后显著低于对照;盐胁迫下,Gj4CL-like7的表达受到显著抑制,而Gj4CL-like1的表达早期呈下调趋势,处理24h后的表达量显著高于对照;干旱胁迫和SA处理下这两个基因的表达均受到显著抑制,且Gj4CL-like7受抑制程度更高.本研究表明Gj4CL-like1主要参与木质素代谢,在非洲菊逆境胁迫应答中发挥着重要作用;Gj4CL-like7编码蛋白具有4CL保守序列相似序列,可能参与类黄酮代谢.(图6表1参36)