大豆异黄酮生物合成途径中IFS1基因表达分析

在异黄酮合成途径中,异黄酮合酶(Isoflavone synthase,IFS)基因起着重要作用,为此,分析了IFS1基因(IFS基因的同源基因之一)在大豆中的表达特点。组织表达分析表明,IFS1基因在根、茎、叶、花、籽粒、豆荚和胚中均有表达,其中在较嫩的组织(萌发7 d的豆苗根、茎、叶)中表达量较高,在较老的组织(生长70 d的豆苗根、茎、叶)中表达量较低,在开花后25,45 d的籽粒和豆荚及花中表达量也较低,而在成熟胚中IFS1基因表达量较高,推测该基因在胚形成早期就已经完成了大豆异黄酮的积聚过程。不同非生物胁迫的诱导表达分析表明,IFS1基因不同程度地受IAA、ABA、PEG、NaCl、低温和创伤胁迫诱导表达,表明该基因参与了大豆的逆境应答。

IFS转基因大豆的鉴定及高异黄酮植株的筛选

大豆异黄酮是一种广泛应用的保健性活性物质,近年来已成为衡量大豆品质的重要指标之一。异黄酮合酶是大豆异黄酮合成途径中的关键酶基因之一,其在植物中的表达效率直接影响异黄酮含量。为进一步验证该基因的功能并获得高异黄酮稳定遗传转基因植株,本试验基于已有的IFS转基因材料开展研究。将其扩繁至T2代,考种分析植株农艺性状,发现转基因植株的性状指标未发生明显变化,PCR鉴定IFS转基因后代的结果显示:在125株转基因植株中,60株为阳性,占比48%,说明IFS在后代中可稳定遗传。选取IFS转基因吉林35、Willimas 82品种T2代的41株,利用改良后的三波长法测定籽粒中大豆异黄酮的含量,结果显示:IFS转基因植株的平均异黄酮含量为1.2 mg·g^(-1);其中15株的异黄酮含量高于非转基因植株,占比达到36.6%,说明从转入IFS基因转基因大豆能够筛选出高异黄酮植株。本研究获得了稳定遗传的高异黄酮植株,为大豆遗传育种提供优异的种质资源;改良后的三波长法较原有方法更为精准、快速。

植物异黄酮合酶研究进展

植物异黄酮是一类具有增强植物抗病、诱导根瘤形成以及预防激素相关肿瘤发生、缓解女性更年期综合症的活性次生代谢产物,其合成关键酶是异黄酮合酶(IFS)。介绍了IFS的催化机理、基因克隆与表达调控的研究进展,讨论了开展IFS代谢工程研究对提高植物抗病虫害能力和改善农作物营养保健功效的意义。

大豆类黄酮生物合成关键酶CHS基因的克隆及表达分析

根据查尔酮合成酶(CHS)基因DNA序列的保守区域设计了PCR引物,通过RT-PCR扩增从大豆叶片中克隆出3个参与类黄酮合成的CHS基因,分别命名为GmCHS1、GmCHS2和GmCHS3。在大豆基因组数据库进行同源比对,发现这3个基因分别与大豆基因组上Gm08g11610、Gm05g28610和Gm08g11520相对应,DNA序列一致性达95%～98%,推导氨基酸序列一致性达98%以上。进化分析显示,大豆中3个CHS蛋白与决明、菜豆CHS蛋白亲缘关系较近。表达分析显示,这3个基因在不同品种间有表达水平的差异,这可能是不同大豆品种中类黄酮含量不同的重要原因之一。

大豆异黄酮合成关键酶基因的克隆及表达分析

采用RT-PCR法克隆了大豆异黄酮生物合成途径中查尔酮合酶(Chalcone synthase,CHS)和查尔酮异构酶(Chalcone Isomerase,CHI)2个关键酶基因,并利用SOE-PCR技术成功将2个基因融合,将其均构建成原核表达载体,在大肠杆菌中进行了初步的表达研究,为进一步研究CHS和CHI 2种关键酶的功能奠定了基础。同时构建了真核表达载体,采用农杆菌转化法侵染大豆子叶节,获得了转基因抗性植株。

异黄酮及其在非豆科植物中生成的研究进展

异黄酮类物质一般是在豆科植物中生成的,但是近年来发现通过转基因技术在非豆科植物中也能合成异黄酮类物质。本文综述了近几年来大豆异黄酮的研究进展及其在非豆科植物拟南芥、烟草、玉米BMS细胞和酵母的转化研究及合成特点。

异黄酮合成酶基因高表达的大豆转基因愈伤组织的研究

目的获得异黄酮合成酶基因高表达的转基因大豆愈伤组织。方法利用根瘤菌介导的大豆转基因方法,将异黄酮合称酶基因质粒pCAMB IA1301-C IP的T-DNA部分转入大豆基因组中并诱导转基因愈伤。结果利用GUS染色法,确认外源质粒片段基本表达良好;利用PCR及反转录PCR(RT-PCR)确定外源基因片段的插入及IFS基因的表达情况良好。结论利用根瘤菌介导的转基因体系,可将外源异黄酮合成酶基因转入大豆基因组中并实现其表达,可为开发利用大豆异黄酮,以及为大豆异黄酮生物合成与调控研究提供依据。

大豆异黄酮抗高脂型大鼠主动脉血管壁粥样硬化斑块形成研究

目的 研究高含量的大豆异黄酮 (ISO)与高脂型动脉硬化 (AS)体内发生过程中iNOS基因表达之间的关系。方法 采用总异黄酮含量为 72 4%的大豆异黄酮作为受试物 ,设 3 0mg/kg、 90mg/kg、 2 70mg/kg 3个剂量组 ,同时设雌激素 (己烯雌酚 )对照组 ,与AS高脂模型组、正常饲料对照组 ,喂饲Wistar大鼠 ,随时观察对大鼠体征 (体重、脏体比值 )的影响 ,运用光学显微镜检测HE染色的主动脉壁横切面病理改变 ,采用RT -PCR、Western -blot法检测血管壁内iNOS的mRNA和蛋白表达 ,并运用生化法检测血清中NO含量以及NOS活力。结果 大豆异黄酮可以剂量 -效应地抑制高脂饲料诱导的大鼠主动脉血管壁病理变化 ,增加血液中NO和NOS活力 ,显著增进血管壁内iNOS的mRNA和蛋白表达 (与高脂模型对照组相比P <0 0 5 )。结论 高脂饲料可以诱导大鼠主动脉壁形成动脉粥样斑块 ,并降低血清中NO含量和NOS活力 ,减少iNOS基因在主动脉内的表达 ,大豆异黄酮可以减轻高脂饲料诱导的主动脉壁病理变化 ,增进血清中NO含量和NOS活力 ,促进iNOS基因在主动脉内的表达 ,且这种作用可能与植物雌激素作用无关 。

异黄酮合成代谢调控关键酶CHS、CHI的特性与研究前景

查尔酮合酶(Chalcone synthase,CHS)与查尔酮异构酶(Chalcone isomerase,CHI)是异黄酮合成途径中的两个关键酶,它们在植物中的表达效率直接影响到异黄酮的产量。本文综述了植物CHS、CHI的功能、特性、基因结构、进化以及基因表达调控等方面研究的新进展,并对CHS、CHI研究的应用前景进行了展望,在此基础上提出了从根本上提高异黄酮产量的可行途径以及一些亟代解决的问题。

大豆异黄酮对围绝经期大鼠卵巢VEGF和NOS亚型mRNA表达的影响

目的观察大豆异黄酮(SI)对围绝经期大鼠卵巢血管内皮生长因子(VEGF)及一氧化氮合酶亚型eNOS、iNOSmRNA表达的影响。方法12月龄雌性Wistar大鼠42只,随机分为模型组,低(50mg/kg)、中(158mg/kg)、高(500mg/kg)剂量SI组及尼尔雌醇(NI)组,另取3月龄大鼠10只作为青年组,灌胃给药8周。RT-PCR检测卵巢VEGF和NOSmRNA的表达;比色法检测血清和卵巢总NOS的活性。结果围绝经期大鼠卵巢VEGF表达明显高于青年组(P<0.01),eNOS、iNOS表达及血清、卵巢总NOS活性均较低(P<0.01)。经SI处理后,VEGF表达均明显下降,NOS表达及活性明显升高(P<0.05或P<0.01)。结论大豆异黄酮下调衰老卵巢VEGFmRNA表达,提高eNOS、iNOS表达及活性,可能是其改善围绝经期卵巢功能的机制之一。

大豆籽粒异黄酮含量与IFS1基因相对表达量的关系

异黄酮合酶基因(isoflavone synthase,IFS)是合成异黄酮的关键酶基因之一,能够在转录水平对异黄酮的生物合成进行调控。为研究大豆籽粒中IFS基因与大豆异黄酮合成的关系,本研究选择8个不同地理来源的大豆品种,利用高效液相色谱法(HPLC)测定大豆籽粒中异黄酮4种主要组分含量(染料木素,大豆甙元,染料木甙和大豆甙),并利用荧光定量PCR的方法测定了IFS1基因(IFS基因的同源基因之一)在大豆籽粒中的相对表达量。结果表明:大豆异黄酮4种主要组分含量在不同品种中差异较大,在所测试的品种中,中品03-5368和中豆27籽粒的总异黄酮含量较高,分别达到1 873.136μg/g、1 526.203μg/g,兴县灰皮支和Wiliams82总异黄酮含量较低,分别为1 258.591μg/g和1 255.300μg/g;大豆籽粒中大豆异黄酮总含量与籽粒中IFS1基因的相对表达量呈显著正相关(r=0.995 5,P<0.000 1),大豆异黄酮4种主要成分中的染料木素和大豆甙与IFS1基因的相对表达量也成正相关,这一结果说明IFS1基因作为苯丙氨酸合成路径中进入异黄酮合成途径的第一个酶,在异黄酮化合物合成中起关键作用。本研究不仅可以为明确大豆异黄酮合成途径中IFS基因分子调控机理提供科学理论依据,而且能够为高异黄酮生物合成和大豆品质改良奠定理论基础。

大豆异黄酮合酶基因的克隆及序列分析

目的:大豆异黄酮是多酚类混合物,有防治肿瘤发生,提高机体免疫力等多种保健功能。异黄酮合酶(isoflavone synthase,IFS)是合成异黄酮的关键酶。本文为了利用异黄酮的特有生物学功能,从大豆中克隆了该基因。方法:采用PCR扩增从大豆[Glycine max(Linn.)Merr.]总RNA中分离了异黄酮合酶基因,并将其克隆到pUCm-T载体并测序。结果:得到全长1583bp的片段。以期用于构建诱导表达基因敲除系统,并用于无性繁殖植物的无标记基因转化。结论:序列分析表明,异黄酮合酶基因(IFS1)含1583个核苷酸,与已报道的序列比较,核苷酸的同源性为92%。

金雀异黄素对iNOS表达影响与抑制胃癌细胞增殖作用研究

为研究金雀异黄素对人胃腺癌细胞SGC 790 1增殖、DNA合成、一氧化氮产生量、一氧化氮合酶活性及其对诱导型一氧化氮合酶 (inducednitricoxidesynthase ,iNOS)基因表达的影响 ,应用MTT、3 H TdR掺入、DNA琼脂糖电泳、分光光度法、免疫组化及RT PCR方法 ,研究Gen抑制癌细胞生长的机制。结果表明Gen抑制SGC 790 1细胞的增殖、DNA合成 ,诱导细胞凋亡 ,并可显著诱导iNOSmRNA转录、增加iNOS蛋白表达 ,促进一氧化氮产生 ,提高一氧化氮合酶活性。

异黄酮生物合成途径研究进展

大豆异黄酮是一类具有重要保健功能的酚类次级代谢物,是大豆品质的重要指标之一。在植物代谢过程中,大豆异黄酮的表达丰度具有组织和环境因子特异性,在植物生态防御、根瘤形成、人类健康方面具有重要作用。因此,提高大豆中的异黄酮含量对大豆品质改良有重要意义。该研究就大豆异黄酮生物合成途径研究进展做一综述。

植物异黄酮合酶及其基因的研究进展

异黄酮合酶(IFS)具有催化黄烷酮的活性,同时也是异黄酮生物合成代谢途径中的关键酶。详细阐述了植物异黄酮合酶及其基因的研究进展。

岷山红三叶草异黄酮合酶基因的克隆及序列分析

从岷山红三叶克隆异黄酮合酶基因,并对序列进行比对和进化分析。建立岷山红三叶愈伤组织培养体系,采用RT-PCR扩增从愈伤组织总RNA中分离了异黄酮合酶基因,并将其克隆到pGEM-T Easy载体,测序,得到全长1575bp的片段。序列分析表明,异黄酮合酶基因含1575个核苷酸,和大豆等其他植物中异黄酮合酶具有很高的同源性。

大豆胞囊线虫胁迫下GmCHS基因表达及异黄酮含量变化分析

异黄酮作为植保素,在生物因素、非生物因素的胁迫下,都发挥着重要抗逆作用,而查尔酮合成酶(CHS)是异黄酮形成途径中的关键位点,为研究GmCHS在大豆胞囊线虫胁迫下的响应表达,以便进一步揭示大豆抗大豆胞囊线虫的分子机理,本研究选取抗病品种灰皮支黑豆和感病品种Williams 82,在大豆胞囊线虫3号生理小种胁迫后的不同时期检测CHS5、CHS7、CHS8、CHS9基因的表达,并测定其下游产物异黄酮成分中的大豆苷元和黄豆黄素的含量。结果显示:感病品种中CHS5、CHS7、CHS8、CHS9基因的相对表达量变化程度较抗病品种小。胁迫5 d时,抗病品种中4个查尔酮合成酶基因均明显上调表达,与实验室前期大豆转录组测序中CHS7、CHS8均上调表达结果一致。进一步对两个品种主要异黄酮成分含量的检测结果表明,大豆苷元相较于黄豆黄素在大豆胞囊线虫胁迫下响应更加敏感,其中大豆苷元在Williams 82无响应,而在灰皮支黑豆接种5,10,15 d均出现了显著差异,可见异黄酮中的大豆苷元很可能是响应大豆胞囊线虫胁迫的重要成分之一。因此,初步认为CHS基因在抗大豆胞囊线虫的抗性机制中具有重要作用。

野葛异黄酮合酶基因的分离与功能验证

异黄酮是野葛(Pueraria lobata)中的主要活性成分,而异黄酮合酶(IFS)是催化异黄酮生物合成的第一步关键酶,尽管野葛的IFS基因已被分离,但其功能还未得到任何验证。本研究以中国安徽省郎溪县的野葛为材料,利用RT-PCR技术成功克隆到野葛IFS基因,命名为PlIFS,PlIFS开放阅读框大小为1566 bp,编码521个氨基酸,将该基因克隆到GAL1启动子控制下的酵母表达载体pESC-TRP上,得到重组质粒pESC-TRP-PlIFS,通过LiAc/ssDNA/PEG方法将其转化进酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)WAT11中进行异源表达,并在酵母体内对其活性进行验证,结果显示PlIFS能催化甘草素生成大豆苷元,表现出异黄酮合酶活性特征。荧光定量PCR分析显示,PlIFS基因主要在野葛的根中表达,这与活性物质异黄酮主要在野葛根中的积累模式一致。

大豆异黄酮生物合成关键酶及其代谢工程研究进展

异黄酮是一类具有C-6/C-3/C-6骨架的二次代谢产物,具有抗氧化和抗肿瘤活性。异黄酮与黄酮类物质具有相似的苯丙烷生物合成途径。天然的绝大部分异黄酮分布在豆科植物中,目前在大豆中已经发现了超过12个异黄酮(苷)。大豆异黄酮的生物合成主要涉及三个关键的酶查尔酮合酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)和异黄酮合酶(IFS)。总结了大豆异黄酮的提取分离方法和生物合成途径,着重综述了CHI、CHS、IFS生物学特征和功能及异黄酮的代谢工程研究。

大豆异黄酮对大鼠前列腺增生抑制及一氧化氮、一氧化氮合酶表达的影响

目的探讨补充不同剂量大豆异黄酮对大鼠前列腺增生水平及对一氧化氮(NO)与一氧化氮合酶(NOS)在前列腺中表达的影响。方法应用丙酸睾酮诱导大鼠前列腺增生,观察正常对照组、模型组、低剂量60mg/(kg·d)、中剂量120mg/(kg·d)及高剂量240mg/(kg·d)大豆异黄酮组大鼠前列腺的湿重、前列腺指数、肝系数及前列腺组织中NO、NOS、酸性磷酸酶(ACP)、前列腺酸性磷酸酶(PAP)、乳酸脱氢酶(LDH)等几种指标的水平。结果低、中、高剂量组大鼠前列腺湿重及前列腺指数均显著低于模型组(P<0.05);中剂量组大鼠前列腺湿重及前列腺指数均显著低于低剂量组(P<0.05)。各组肝系数、尿素氮、谷丙转氨酶无显著性差异。与处理组相比,低中高剂量组的NO、NOS、iNOS、cNOS表达水平显著升高,而ACP、PAP、LDH显著降低(均为P<0.05)。中剂量组效果最为明显。结论大豆异黄酮可显著抑制大鼠前列腺增生,提高前列腺组织中NO、NOS的水平。