植物查尔酮合成酶分子生物学研究进展

查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS,EC 2.3.1.74),是植物类黄酮物质合成途径中的第一个酶,也是植物次生代谢途径中的关键酶之一,对植物具有非常重要的生理意义。为此,综述了查尔酮合成酶基因结构、基因进化、表达调控机理以及诱导因子,概述了查尔酮合成酶基因工程在植物生理方面的研究,并进一步对查尔酮合成酶的分子生物学研究做了展望。     

盐芥査尔酮合成酶基因的生物信息学预测与分析

利用ProtParam、GOR4、ProtSite和NetPhos等软件预测和分析盐芥查尔酮合成酶基因编码蛋白的各级结构。结果推测出盐芥查尔酮合成酶基因编码蛋白分子式为:C1775H2847N487O511S21,理论等电点pI 8.55;并含有一个查尔酮合成酶活性位点:184-200(RLmMyQqGCFAGGTvLR)。     

菘蓝查尔酮合成酶基因(IiCHS)的克隆及其生物信息学分析

类黄酮是植物体内一类重要的次生代谢产物,对植物的生长发育有着重要的调节作用。查尔酮合成酶是植物类黄酮合成途径的第一个关键酶,在调控类黄酮的生物合成中起着决定作用。本研究采用RTPCR方法扩增得到一条菘蓝查尔酮合成酶家族蛋白基因,命名为IiCHS,全长1 273 bp,包含一个1 194 bp的ORF,编码397个氨基酸,分析其编码的蛋白质序列显示其属于查尔酮合成酶家族蛋白,定位于胞质中。该研究不仅有助于分析查尔酮合酶基因的功能,而且还为进一步利用该基因资源改良菘蓝品质奠定了理论基础。     

辣木查尔酮合成酶(CHS)基因的克隆及其序列分析

【目的】查尔酮合成酶是黄酮类生物合成途径中的第1个限速酶基因。从辣木中克隆查尔酮合成酶基因MoCHS1,并对其进行生物信息学分析,为进一步研究其生物学功能提供基础数据。【方法】根据NCBI数据库中的辣木基因组信息设计引物,以辣木叶片cDNA和基因组DNA为模板,PCR扩增获得MoCHS1基因序列。利用生物信息学方法分析其序列特征,使用DNAMAN9.0和MEGA10.0软件进行多重比对和构建系统进化树。【结果】MoCHS1ORF序列长度为1 185 bp,编码394个氨基酸,基因组序列长1 387 bp,含有2个外显子和1个内含子。生物信息学分析表明,MoCHS1为稳定的亲水蛋白,以α-螺旋(45.43%)和不规则卷曲(31.98%)为主。MoCHS1含有查尔酮合成酶家族的保守序列和酶活性位点的关键氨基酸残基,包括7个环化袋氨基酸残基、3个辅酶A活性结合位点、半胱氨酸(Cys)-组氨酸(His)-天冬氨酸(Asn)三联体催化位点和查尔酮合成酶基因家族的2个高度保守的特征序列(RLMMYQQGCFAGGTVLR和GVLFGFGPGL),与其他物种的CHS序列一致性较高。系统进化分析显示,MoCHS1与番木瓜聚在一类,说明其亲缘关系最近。【结论】成功分离了一个辣木查尔酮合成酶基因MoCHS1基因序列,该基因推测编码的氨基酸序列具有CHS家族蛋白的典型保守结构特征。研究结果有助于进一步研究辣木查尔酮合成酶基因的调控及基因家族进化机制和类黄酮合成调控机理。     

高温胁迫对茄子果皮活性氧代谢、花青素及其主要合成酶的影响

以茄子品种‘特旺达’为试材,研究了高温胁迫对茄子果皮活性氧(ROS)代谢、花青素含量及其主要合成酶活性的影响。结果表明:高温胁迫增加了茄子果皮丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O2·-)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量,增强了茄子果皮中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,提高了脯氨酸和可溶性蛋白质含量,降低了果皮花青素含量以及查尔酮合成酶(CHS)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)、花青素合成酶(ANS)和类黄酮3-葡糖基转移酶(3GT/UFGT)的活性,增强了苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。     

越橘花果抗氧化物代谢通路及花青素合成酶基因表达分析

以越橘花、幼果、成熟果为试材,基于转录组测序开展了抗氧化物代谢通路和花青素生物合成酶基因表达研究。结果表明,抗氧化物代谢通路中,黄酮类、苯丙素类合成通路是活跃的,叶酸类、类胡萝卜素、二苯乙烯类、二芳基庚酸类、姜酚、二萜类化合物的合成通路是部分支路活跃的,而其他抗氧化物通路是不活跃的。花青素合成酶基因中,苯丙氨酸裂解酶、肉桂酸羟化酶、查尔酮合成酶、4-羟查尔酮异构酶、黄烷酮-3-羟化酶、二氢黄酮醇-4-还原酶、花青素合成酶、类黄酮3,5-糖苷转移酶是幼果或成熟果中表达上调的。     

洋葱查尔酮合成酶基因的分子克隆和表达分析

查尔酮合成酶是类黄酮类物质合成的关键酶。本研究克隆了洋葱的查尔酮合成酶基因AcCHS1和AcCHS2。AcCHS1的ORF序列1182 bp,编码393个氨基酸残基;AcCHS2的ORF序列1 176 bp,编码391个氨基酸残基。在同等条件下,AcCHS2基因的表达明显高于AcCHS1。     

芥蓝查尔酮合成酶基因BaCHS的克隆与序列分析

查尔酮合成酶基因是类黄酮生物合成途径的关键基因,在植物发育和逆境反应中起着重要作用.根据已发表的查尔酮合成酶基因序列设计全长引物,以芥蓝(Brassica albograbra)叶片基因组DNA和花蕾cDNA为模板,克隆到了芥蓝查尔酮合成酶基因全长序列,命名为BaCHS.该基因DNA全长为1 263 bp,具一个长度为75 bp的内含子,编码区长度为1 188 bp,编码395个氨基酸.序列比对结果表明,BaCHS基因编码的氨基酸序列与其他十字花科植物之间的同源性很高,仅存在个别氨基酸残基的差别.     

植物苯丙氨酸代谢相关酶基因启动子研究进展

苯丙氨酸代谢途径是植物重要的次生代谢途径,主要包括苯丙烷代谢途径和异黄酮合成代谢途径,其中每一步都由不同酶调控。启动子是基因的一个组成部分,控制基因表达（转录）的起始时间和表达程度。综述了苯丙氨酸代谢途径3种重要酶,即苯丙氨酸解氨酶、查尔酮合成酶和查尔酮异构酶基因启动子的研究进展。     

何首乌查尔酮合成酶基因的克隆及序列分析

[目的]克隆何首乌查尔酮合成酶基因并作序列分析。[方法]以cDNA序列的保守区域设计引物,以何首乌 （ Polygonum multiflorum Thunb.）为材料,根据其他植物查尔酮合成酶（Chaleone synthase,CHS）基因eDNA序列的保守区域设计引物,利用RT-PCR和3＇-RACE进行克隆。[结果]从何首乌叶cDNA中克隆出了长度为1258bp的基因片段。序列分析表明,该片段具有典型的CHS基因家族的结构域,为何首乌的CHS基因片段,命名为PmCHS。将得到的序列提交GenBank,序列号为FJ601685。对获得的PmCHS的氨基酸序列进行比较分析,发现PmCHS含有Phe215,推测其能够催化聚酮的合成反应。何首乌CHS与其他植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为蓼科的虎杖和掌叶大黄的同源性较近。[结论]何首乌查尔酮合成酶基因的成功克隆为蓼科植物中蒽醌的基因工程等研究打下了良好的基础。     

水稻OsV3IP2和OsV3IP3原核表达与鉴定

通过生物信息学分析确定OsV3IP2和OsV3IP3的可溶性肽段,获得可溶性的OsV3IP2和OsV3IP3外源表达蛋白质,将相应的编码区克隆于原核表达载体p ET32a中,进行IPTG诱导表达,利用SDS-PAGE和Western blot检测目的蛋白质。结果表明,利用生物信息学软件对蛋白质的二级结构进行预测,将OsV3IP2、OsV3IP3分别分为2个和4个部分。将其分别克隆到p ET32a后,采用0.2 mol/L IPTG在10、20、30℃诱导表达。经SDS-PAGE和Western Blot分析,证明OsV3IP2-1、OsV3IP 2-2、OsV3IP 3-1表达的融合蛋白存在于上清液中,而OsV3IP 3-2、OsV3IP 3-3表达的融合蛋白存在于沉淀中,获得了OsV3IP2-1、OsV3IP 2-2、OsV3IP 3-1可溶性目的蛋白,为进一步体外验证OsVDAC3与OsV3IP2、OsV3IP3的互作奠定了基础。     

城市污泥与园林绿化废弃物共堆肥效果研究

为促进城市有机废弃物的减量化与资源化利用,以城市污泥和园林绿化废弃物为堆肥原料,研究城市污泥与园林绿化废弃物不同配比对共堆肥效果的影响。结果表明：不同配比对共堆肥效果具有显著影响。与质量比2∶3和3∶3的处理相比,城市污泥与园林绿化废弃物采用45∶3的比例可显著加快堆体升温进程,提高堆体温度并延长高温持续时间;各处理水溶性有机碳与有机质含量均随堆肥进行而下降,其中4.5∶3与6∶3处理的降解量显著高于2∶3与3∶3;堆肥后相对全氮含量较堆肥前均有所增加,且4.5∶3与6∶3处理要显著高于2∶3与3∶3,但前两者绝对氮损失率要高于后者。考虑到为将两种废弃物同时最大化处理并取得较好的堆肥效果,建议城市污泥与园林绿化废弃物采用质量比4.5∶3的比例混合共堆肥。     

基于Java3D虚拟场景的关键技术

鉴于在网络上表达三维世界的需求以及Java3D良好的移植性,笔者讨论了Java3D场景结构图,并对基于Java3D开发三维虚拟场景的关键技术进行了深入研究,包括三维场景数据存取的序列化、改进的LOD算法以及在Java3D中调用VRML场景对象;最后实现了基于Java3D的三维虚拟城市,可在网络上实时漫游,编辑与处理。试验结果证明了Java3D相关技术的有效性。     

不同保鲜剂对万寿菊切花保鲜的效果

利用几种常用的保鲜剂硝酸根、硫酸铝、次氯酸钠、蔗糖及碳酸水等不同浓度和互配药剂对万寿菊鲜切花瓶插的综合保鲜效果进行了对比试验。切花外部形态、生理效应及保鲜液变化的连续测定结果表明,５０ｐｐｍ硝酸银＋３％蔗糖和３％蔗糖比两种保鲜剂对万寿菊鲜切花均有良好的保鲜效果。其中５０ｐｐｍ硝酸银＋３％蔗糖的保鲜剂保鲜效果最佳。其花的寿命比对照延长了４ｄ,鲜重也到了１４ｄ才有减少趋势,而对照第７ｄ就有下降趋势。３     

基于TRMM降水产品的近实时旱情监测——以广西为例

[目的]探讨TRMM降水产品近实时监测旱情的可行性,寻求可用于近实时旱情数据监测的计算方法.[方法]利用TRMM产品3B42_daily及近实时产品3B42RT_daily,根据传统的降水量距平百分率计算方法,采取3B42/3B42、3B42RT/3B42和3B42RT/3B42RT 3种组合方式,分别计算广西2011年3月各旬月尺度降水量距平百分率.[结果]计算结果分别与广西全区84个气象观测站点同时期数据进行比较,结果显示,3B42/3B42计算结果与站点观测数据的相关系数最高,其中在2011年3月下旬的相关系数达到0.818; 3B42RT/3B42RT算结果与站点观测数据的相关系数次之,最高相关系数在E2011年3月下旬为0.621;3B42RT/3B42计算结果与站点观测数据的相关系数最低,最高相关系数在2011年3月上旬为0.567.[结论]由于3B42/3B42的计算结果需延后1个月,而3B42RT/3B42RT的计算结果只需延后1d,且与站点观测数据有较高的相关性,因此选用3B42RT/3B42RT计算结果用于近实时旱情监测.     

猪传染性胃肠炎病毒非结构蛋白3a和3b融合表达及对细胞周期的影响

【目的】克隆及真核表达猪传染性胃肠炎病毒（transmissible gastroenteritis virus ,TGEV）陕西分离株的3a和3b基因,研究表达蛋白在细胞中的分布及其对细胞周期的影响。【方法】利用软件Primer 5.0参照Genbank公布的序列设计两对分别针对TGEV非结构蛋白基因3a和3b的特异性引物。采用RT-PCR方法从TGEV 陕西分离株克隆3a和3b基因,再将其与真核表达载体pEGFP-N1连接,构建真核表达质粒p3a-EGFP-N1和p3b-EGFP-N1。利用脂质体转染法将重组质粒转染猪小肠黏膜上皮细胞（intestinal epithelial cells,IEC）,采用激光共聚焦显微镜检测转染细胞内融合蛋白的表达分布情况。通过RT-PCR检测细胞中目的基因的转录情况,Western blotting检测细胞中融合蛋白的表达情况。利用流式细胞仪检测表达蛋白对细胞周期的影响,采用实时荧光定量PCR检测融合蛋白的表达对内质网应激蛋白标志性分子GRP78和细胞周期蛋白Cyclin A的表达的影响,通过Western blotting试验检测细胞中蛋白表达后GRP78、Cyclin A和Cyclin B1表达量的变化情况。【结果】成功克隆出完整的TGEV陕西分离株的3a及3b基因,经过测序鉴定,3a基因的大小为213bp,3b基因的大小为732bp;经过与不同来源的TGEV毒株进行对比分析,3a基因的核苷酸序列与其他毒株同源性为97.4%-100%,氨基酸同源性为98.6%-100%;3b基因的核苷酸序列与其他毒株同源性为98.3%-99.9%,氨基酸同源性为100%。重组表达载体转染IEC细胞后,经Western blotting分析IEC分别表达出分子质量约为35kD的3a-GFP和54kD的3b-GFP的融合蛋白,与预期结果相一致。激光共聚焦显微镜观察到融合蛋白3a-GFP和3b-GFP在IEC细胞的细胞核和细胞质中均有表达,流式细胞仪分析TGEV非结构蛋白3b的表达能够使G2/M期的细胞增多,实时荧光定量PCR分析显示细胞周期蛋白Cyclin A的mRNA水平高于对照组细胞（IEC和IEC-GFP）,同时Western blotting分析结果显示表达3b蛋白的细胞中Cyclin A 蛋白水平表达量高于对照组,并且Cyclin B1的表达量低于对照组细胞,差异显著;TGEV非结构蛋白3a对细胞周期没有影响。实时荧光定量PCR分析结果显示,表达TGEV非结构蛋白3a的细胞中GRP78的mRNA水平高于对照组, Western blotting分析GRP78的蛋白水平高于对照组,差异显著,说明非结构蛋白3a可以使GRP78表达水平的上调;TGEV非结构蛋白3b对GRP78的表达没有影响。【结论】TGEV陕西株的非结构蛋白3a和3b在IEC细胞中成功表达,3a蛋白可以引起细胞内质网应激反应,3b蛋白通过使细胞周期蛋白Cyclin A表达上调并且使Cyclin B1表达下调引起细胞周期阻滞于G2/M期。     

不同氮形态对杉木叶绿素荧光参数和叶绿体超微结构的影响

以1个月生杉木实生苗为试验材料,分析了硝态N、铵态N和铵硝混合（NH₄⁺∶NO₃^-=3∶1）态N对杉木生长、叶绿素荧光参数和叶绿体超微结构的影响。结果表明:1）不同处理下植株根系和地上部生物量大小表现为铵硝混合处理＞全硝处理＞全铵处理,但不同处理间杉木植株生物量不存在显著差异（P＞0.05）。2）铵硝混合处理下可变荧光强度（F_v）和最大荧光强度（F_m）显著高于全硝和全铵处理,而非化学荧光猝灭系数（nPq）显著低于全铵处理。3）铵硝混合处理下PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ潜在活性（F_o/F_v）、光化学猝灭系数（q_p）和PSⅡ实际光化学效率值（QY）均显著高于全硝处理,但与铵硝混合处理间不存在显著差异（P＞0.05）。4）叶绿体超微结构结果表明,全硝处理下部分叶绿体膨大隆起,基粒片层排列松散,且数量明显少于全铵和铵硝混合处理,全铵处理显著增加了叶绿体中淀粉粒的数量,而铵硝混合处理中淀粉粒则完全消失,但显著增加了嗜锇颗粒的数量。综上所述,铵硝混合处理一方面能通过增强PSⅡ反应中心电子传递效率和光能的利用能力,促进光合同化产物的积累;另一方面通过抑制淀粉粒的形成,减轻淀粉粒对光合作用的抑制,同时促进光合同化产物的输出,促进杉木幼苗的生长。     

规模化猪场舍区空气污染及预警

通过对山西部分规模化猪场舍区空气主要污染物氨气(NH3)、二氧化碳(CO2)和总悬浮颗粒物(TSP)进行监测试验,并对其不同浓度变化与猪病发生进行研究分析。结果表明,当猪舍空气环境中,氨气平均值为10mg/m3,TSP平均值为2 mg/m3,二氧化碳平均值为3 000 mg/m3时,猪群基本无疾病发生情况;当猪舍主要污染物浓度值区间氨气在10~20mg/m3之间、TSP在2~3mg/m3之间、二氧化碳在3 000~5000mg/m3之间时,猪群则会出现发病情况,发病率多在10%以下;当监测对象浓度值区间氨气在20~60mg/m3之间、TSP在3~6 mg/m3之间、二氧化碳在5 000~10 000mg/m3之间时,则猪群发病率多为10%~35%,甚至更高。在此基础上,初步制定出了山西规模化猪场舍区空气主要污染物预警级别。     

新型H3N3亚型禽流感病毒对鸡致病性与传播性研究

新型禽流感病毒对家禽养殖业可造成严重经济损失，及时发现和阻断其传播具有重要意义。2022—2023年，本实验室在我国发病鸡群中监测到新型H3N3亚型禽流感病毒的出现和传播。本研究对发病鸡群开展了临床发病情况调查，对分离病毒进行了全基因组演化分析，并对分离的代表性病毒进行了鸡致病性以及空气传播性试验。结果表明：1)H3N3最早于2022年12月在华东地区发生产蛋下降的蛋鸡群出现，随后陆续在华东、华北、东北等多个地区的鸡群中监测到，发病群体主要为产蛋鸡，鸡群发病率高，死亡率低(1%～5%),主要引起产蛋率急性下降(10%～40%)。2)病毒全基因组序列分析显示，H3N3病毒为新型重排病毒，由鸡群中流行的H3N8病毒与H10N3病毒重排产生，6个内部基因来源于H9N2病毒。3)与H3N8病毒类似，新型H3N3病毒对鸡群高度易感，可在鸡鼻甲、气管、肺等呼吸器官中高效复制并排毒，引起呼吸系统严重病理损伤。4)空气传播性结果表明，新型H3N3病毒可在鸡群之间空气传播，而H3N8病毒不能在鸡群间空气传播。综上，新型H3N3禽流感病毒对鸡具有较强的致病性和传播性，有可能成为新的优势流行病毒，对我国家禽...     

杨树14-3-3基因家族的分子进化及表达模式研究

14-3-3蛋白在植物细胞信号传导中发挥重要的作用,探索木本植物14-3-3蛋白家族的进化模式对深入理解该基因家族的功能有重要的指导意义。本文采用生物信息学的方法,在基因组水平上搜索和鉴定了12个杨树14-3-3蛋白基因,其中ε类有7个,非ε类有5个。通过对杨树14-3-3基因家族的系统进化、序列相似性、基因结构和染色体位置分析,发现杨树14-3-3基因的扩张主要是通过最近的一次全基因组加倍事件产生的。在全基因组加倍事件中共产生5对重复基因对,Ka/Ks分析显示这5对重复基因对处于较强的净化选择压力。RT-PCR分析显示在杨树12个14-3-3基因中有8个在不同组织中均表达,另外4个基因的表达部位发生了变异。因此,杨树14-3-3基因家族的分子进化及表达模式的研究结果预示着基因重复后其功能发生了分化。