丹参2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因克隆及表达分析

以商洛紫花丹参为材料,对其转录组序列SRA020132进行Blast分析,采用PCR技术克隆得到丹参2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因Sm2-ODD1,GenBank登录号为JN935923。Sm2-ODD1基因全长1 365bp,包含3个外显子和2个内含子;cDNA全长1 189bp,读码框951bp,编码316个氨基酸残基;预测的编码蛋白具有2-酮戊二酸依赖性双加氧酶中结合2-酮戊二酸和亚铁离子的"H-T-D"、"H-X"和"R-Y-S"保守基序以及"果冻状"空间结构。表达分析显示,Sm2-ODD1在丹参各个器官都表达,但表达水平具有组织特异性,在根中表达量最高,在叶中表达量最低;该基因表达明显受到MeJA、GA3和ABA的诱导,可能参与了丹参萜类代谢下游途径。

植物中α-酮戊二酸/Fe(Ⅱ)依赖双加氧酶研究进展

酮戊二酸(2OG)/Fe(Ⅱ)依赖双加氧酶[2-oxoglutarate/Fe(Ⅱ)-dependent dioxygenases,2-ODD]广泛参与植物的多种代谢过程,是植物体内一种重要的氧化酶。它不仅对植物的生长发育具有重要意义,而且在许多药用植物活性成分的生物合成中扮演重要的角色。本文主要综述2-ODD参与的不同代谢反应,为深入研究2-ODD功能提供参考。

多功能氧化酶莨菪碱6β-羟化酶的研究进展

2-酮戊二酸/Fe2+依赖的双加氧酶能够实现复杂结构化合物sp3杂化C-H键的官能化反应,并且反应条件温和,对底物具有高度的区域和立体选择性。莨菪碱6β-羟化酶(hyoscyamine 6β-hydroxylase,H6H)属于此类双加氧酶,是催化合成东莨菪碱的最后两步的关键酶,能够依次实现莨菪碱的6β-羟化和6,7位的环氧化反应。本文介绍了莨菪碱6β-羟化酶催化机制、底物谱和应用进展,对该酶转化不同结构特点底物的羟化、环氧化等反应的潜在能力进行了评估,为后续对酶的设计改造和应用研究提供理论基础。

红花类黄酮生物合成通路2-ODD基因家族鉴定与表达分析

黄烷酮3-羟化酶(F3H)、黄酮醇合成酶(FLS)和花青素合成酶(ANS)是植物2-酮戊二酸依赖性双加氧酶(2-ODD)超级家族中的成员,在植物类黄酮生物合成途径中起着重要的作用。本研究利用生物信息学的方法,从红花基因组数据库中共筛选鉴定16个类黄酮生物合成通路上的2-ODD基因,这些基因编码蛋白的长度为283(CtFLS2)~442 aa(CtANS6),分子质量为32062.05(CtFLS2)~48245.49 Da(CtANS6),其编码蛋白均为亲水性蛋白。系统进化将其分为3个亚家族,保守基序分析发现该家族成员均含有H-x-D-xn-H和R-x-S两个保守残基,对上游2000 bp区域顺式作用元件分析显示该家族基因受到光、温度等环境因素及水杨酸、茉莉酸甲酯等植物激素的调控,利用qRT-PCR技术揭示了红花类黄酮生物合成通路上的2-ODD家族基因成员在红花不同花期及叶片中的差异表达。本研究可为深入挖掘红花类黄酮生物合成途径上的2-ODD基因的功能奠定基础。

大豆GmF6′H1基因的克隆及功能验证

以大豆品种‘黑农35号’为材料,利用同源克隆方法获得了一个依赖于Fe(Ⅱ)和2-酮戊二酸的双加氧酶基因,命名为GmF6′H1。荧光定量PCR分析显示GmF6′H1在大豆根中的表达量最高,其次是荚果、叶和茎;2,4-D处理对大豆GmF6′H1的转录水平影响很小,水杨酸和激动素的处理均显著提高了GmF6′H1基因的表达,但随着处理时间的延长表达水平稳定下降,最后接近处理前的水平。带有组氨酸标签的GmF6′H1异源表达的蛋白纯化后,以阿魏酰辅酶A为底物研究了其酶活特性,利用HPLC分析检测到GmF6′H1能够催化阿魏酰辅酶A生成东莨菪素。采用农杆菌介导法将该基因转入拟南芥Atf6′h1突变体,转基因拟南芥与Atf6′h1突变体植株外在表型没有明显的差异,而香豆素的含量分析显示,转基因株系根中香豆素的含量较拟南芥Atf6′h1突变体有所提高,与野生型拟南芥中香豆素的含量接近。

基于转录组测序的白鼠尾草2-ODD基因家族鉴定与表达分析

酮戊二酸(2OG)/Fe(Ⅱ)依赖双加氧酶(2-ODD)在植物初生和次生代谢过程中发挥着重要作用。本研究基于高通量测序技术平台Illumina NovaSeq 6000进行了白鼠尾草(Salvia apiana Jepson)转录组测序,对测序结果进行de novo拼接后,共获得38534个独立基因(unigenes)。将获得的独立基因进行基因功能注释,有29982个独立基因获得功能注释。通过生物信息学方法在白鼠尾草转录组数据中进行2-ODD基因家族鉴定,并对鉴定得到的基因序列进行序列特征分析,包括序列的同源性、理化特征、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位、二级结构和三级结构预测等,另对它们的进化关系及表达模式进行分析。结果显示,从白鼠尾草转录组中共鉴定得到39个具有完整序列结构的2-ODD家族基因,这些基因编码蛋白质的平均长度为320个氨基酸,分子质量约为36.00 kDa,多为亲水性蛋白。系统进化分析将白鼠尾草2-ODD基因分为多个亚家族,这些基因在白鼠尾草不同部位均有表达,多数基因在根中的表达量明显高于叶中的表达量。本研究可为白鼠尾草2-ODD基因的深入研究奠定基础。

大豆GmDAO1基因的功能预测及表达分析

本研究通过在大豆基因组数据库中检索拟南芥AtDAO1在大豆中的同源基因,获得了GmDAO1基因序列。通过对GmDAO1基因编码的氨基酸序列及启动子序列进行生物信息学分析,我们发现GmDAO1基因CDS序列全长951bp,编码316个氨基酸。GmDAO1编码的蛋白为亲水性蛋白,具有1个N-糖基化位点、3个激酶磷酸化位点与1个豆蔻酰化位点。结构域分析表明GmDAO1含有双加氧酶与2OG-Fe(II)加氧酶结构域,是2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因(2-ODD)家族的成员。GmDAO1预测的启动子区域含有与激素、胁迫、光应答、生物钟调控和转录因子结合相关的顺式作用元件。系统进化分析结果表明DAO1在豆科植物进化过程中比较保守。组织特异性表达分析结果显示GmDAO1在叶片中表达量最低,在根中表达量最高。因此我们推测其可能参与生长素的代谢途径。