象草叶片和茎秆木质素合成相关基因的表达模式分析

为了系统地研究象草茎叶中木质素合成相关基因的表达模式,以N51象草为试验材料,测定了象草茎秆倒数第一、第三、第五节间以及倒数第一、第三、第五、第七和第九叶片的木质素含量及相关合成基因的表达量。结果表明,在成熟象草中,木质素含量在茎和叶垂直的空间结构中由上到下逐级递增。实时荧光定量PCR表达分析显示,不同木质素合成基因的表达表现出了组织特异性,叶组织的COMT、C3H和HCT4基因表达量显著低于茎组织,如COMT在倒五节间的表达量最高,约为叶片中表达量的6倍,而4CL和F5H基因在叶组织中却显著高于茎组织,如4CL在倒九叶的表达量最高,约为倒一节间表达量的14倍。关联分析结果表明,茎秆中的木质素含量与F5H、HCT4以及CCoAOMT基因的表达呈正相关,与C3H基因的表达呈负相关,而叶片中的木质素含量与4CL基因的表达呈正相关,C4H、COMT、HCT4以及CCR基因的表达呈负相关。该结果可以说明不同的木质素合成酶在不同的组织中呈现表达差异,并且在不同组织中,合成的主要木质素也不同。     

大豆主茎木质素积累规律分析

为明确大豆节间木质素积累规律,深入理解木质素积累与大豆植株抗倒伏间的关系,进而为调控大豆植株表型和抗倒伏大豆新品种选育提供参考依据,选取具有代表性的有限生长习性品种Charleston,按照20,35株/m² 的2种密度种植桶栽大豆,在2种不同密度下测定主茎的木质素含量,分析Charleston主茎第3节间的细胞伸长区（EZ）和次生细胞壁成熟区（MZ）木质素含量、在木质素合成过程中的4-香豆酸：辅酶A连接酶（4CL）、苯丙氨酸转氨酶（PAL）、肉桂酸脱氢酶（CAD）等关键酶活性以及对应基因的表达量。手工切片及分光光度计测定的结果表明,大豆主茎木质素含量由形态学上端向下端逐渐增加。低密度处理主茎中的木质素含量高于高密度。无论是高密度还是低密度处理,单一节间（茎3）木质素含量均为MZ>EZ;低密度处理茎中4CL、PAL、CAD的活性高于高密度处理。2个密度处理下茎中4CL、PAL、CAD活性变化规律较为一致,与基因表达结果相符合。大豆植株主茎中木质素含量受到木质素合成途径中的多种酶调控。木质素合成的关键酶基因多以基因家族形式存在,同一基因家族中的酶基因在同一物种...     

甘蓝型油菜不同抗倒性材料中木质素代谢途径关键基因表达特点

植物体内木质素的含量不仅与植物的抗病性有关,也与植物的抗倒伏性状密切联系。本试验以15个抗倒性等级不同的甘蓝型油菜品种为材料,分别在初花期和青荚期测定茎秆中部木质素含量,同时用qRT-PCR的方法分析了木质素代谢途径中6个关键基因PAL、4CL、C4H、CCR1、CCR2和CAD的表达量差异。结果表明,油菜茎秆木质素从初花期到青荚期平均增加了28%,抗倒性强的材料木质素增加最明显,达到33.5%;不同时期,不同抗倒伏性的油菜茎秆中部木质素含量差异均极显著;各基因表达量在两个时期间差异均显著或极显著,但在不同抗倒性材料间,只有基因PAL、4CL和CCR1表达量间差异显著;基因PAL的表达量与木质素含量相关性最强,4CL基因的表达量与其他关键酶基因表达量相关性最强。综上所述,木质素的合成积累由代谢途径中各个环节关键基因所共同决定,但基因PAL和4CL对木质素的代谢影响更明显。     

不同采收时期金银花中化学成分及其相关酶活性分析

为进一步探讨金银花活性成分动态变化规律，对不同采收期金银花和叶中活性成分含量及其相关酶活性进行研究。测定不同时期金银花及叶中的总酚、类黄酮、绿原酸等活性成分的含量以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸4-羟基化酶(C4H)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性，并进行相关性分析。从幼蕾期到金花期，金银花中总酚、类黄酮的含量呈逐渐下降趋势，幼蕾期达到最高值，分别为4.42 mg/g、13.29 mg/g；绿原酸在三青期达到最高值，为33.37 mg/g。叶中的总酚、类黄酮含量呈现波动变化趋势；绿原酸呈现逐渐下降规律，含量与花中相差不多。相关性分析得出金银花中的C4H，PPO，POD与活性物质含量呈正相关关系。花和关联叶中的活性成分含量相差不大，可进一步开发叶子的利用价值。本研究对调控金银花质量和指导相关管理规范提供理论参考。     

不同施氮水平下烤烟多酚含量与烤后烟叶化学指标关系研究

通过田间试验和化学分析等方法,研究不同施氮量对‘翠碧1号’烤烟多酚含量的影响及其与烟叶化学成分之间的关系。结果表明,不同施氮水平下,绿原酸和芸香苷占5种多酚类物质总量的77.77%~88.64%;随施氮量上升,烤后烟叶的绿原酸、4-o-咖啡奎尼酸、芸香苷、莨菪亭含量和5种多酚总量均表现为先明显下降再略有上升的趋势,新绿原酸含量表现为上升的趋势。5种多酚类物质含量及其总量随烟叶总氮和烟碱含量、还原糖/烟碱比值和总氮/烟碱比值的变化均呈二元二次曲线变化,相关关系显著或极显著。     

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。     

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(p0.05),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。     

根腐病菌侵染对黄芪苯丙烷途径关键酶活性的影响

以蒙古黄芪-根腐病菌（Fusarium solani和F. acuminatum）为互作体系,测定苯丙烷途径关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶(C4H)及4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)活性的变化,以期获得黄芪抗根腐病菌侵染机制的信息,为抗病育种工作提供参考。试验采用幼苗浸根法接种病菌,分光光度法测定3种酶的动态变化。结果表明,F. solani侵染黄芪后,PAL和C4H活性与对照相比明显升高,并在7、21天出现2个酶活高峰;4CL活性则随着时间的延长持续上升,7、21天时也显著高于对照。F. acuminatum侵染黄芪后,PAL、C4H和4CL的活性均在21天显著高于对照。可见2种病原菌在侵染黄芪过程中,苯丙烷途径的关键酶被不同程度地激活,但2种病菌激活各酶的时间和规律有所差异,表明黄芪对这2种病菌的抗性机制明显不同。     

丛枝菌根真菌对丹参木质部结构及防御相关基因的影响

旨在初步探讨丛枝菌根真菌GV对丹参木质结构及合成相关基因PAL、C4H,防御相关基因PR1、WRKY的影响。实验设定对照组和菌根组,测定生长90天后菌根对丹参生长情况及木质部结构的影响,同时采用实时荧光定量的方法测定相关基因PAL、C4H及30、60、75、90、105、130天不同时期PR1、WRKY的表达情况。接种菌根90天丹参根部侵染率为90%,基本达到最大值;地上部分鲜重和叶片数显著高于对照组,约为对照组的2.7倍和1.96倍;根部横切部分的木质部面积,积分光密度显著大于对照组;与对照组相比,地下部分木质素合成基因PAL、C4H表达显著提高,地上部分显著降低;丹参防御基因PR1(地下部分)和WRKY表达量在75天前显著增加,地下部分WRKY表达量在130天显著增加。丛枝菌根真菌能促进丹参生长,增加丹参根部木质部面积以及密度,促进木质素的合成,对提高丹参抗病性有积极作用。     

采后链格孢侵染对甜瓜果实苯丙烷代谢的影响

以伽师瓜和86-1甜瓜为试材,损伤接种浓度为1×106 CFU/mL链格孢孢子悬浮液20 μL,置于6~8 ℃冷库贮藏,测定果实苯丙烷代谢相关酶和产物含量,研究两种甜瓜抗链格孢侵染过程中苯丙烷代谢相关酶和产物积累能力的差异,探讨伽师瓜耐藏机制。结果表明：损伤接种Alternaria alternata后,伽师瓜果实的发病率及病斑大小均低于86-1甜瓜;贮藏前期,甜瓜果实中苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟化酶（C4H）、4-香豆酰辅酶A连接酶（4CL）活性及总酚、类黄酮的含量迅速升高,表明苯丙烷代谢在A.alternata与甜瓜果实互作的早期发挥了积极的作用,贮藏后期,苯丙烷代谢的抗病作用显著降低;链格孢侵染处理诱导了甜瓜果实PAL、C4H、4CL等酶活性的升高,增加了总酚和类黄酮等植保素的生成含量,说明苯丙烷代谢对甜瓜果实黑斑病有重要作用,伽师瓜果实PAL、4CL和C4H活性以及总酚、类黄酮含量高于86-1甜瓜果实,说明伽师瓜苯丙烷代谢活性高于86-1甜瓜,伽师瓜具有更强的抵御抗链格孢侵染的能力。     

UPLC法同时测定烤烟中的新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、莨菪亭、芸香苷和莰菲醇基-3-芸香糖苷

[目的]为了快速、准确地测定烟草中绿原酸、芸香苷和莨菪亭等多酚类化合物的含量,[方法]建立了一种同时测定了烤烟中的新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、莨菪亭、芸香苷和莰菲醇基-3-芸香糖苷的超高效液相色谱(UPLC)分析方法。方法采用HSS T3高强度硅胶色谱柱(HSS: High Strength Silica),梯度洗脱。[结果]实验方法的加标回收率在94.4 ~ 106.8%之间,检出限为3.7 ~ 9.9 μg/g,相对标准偏差0.9 ~ 3.4%(n=5),标准溶液的相关系数均大于0.9995。采用实验方法测定了不同来源的18个烤烟样品,结果发现烤烟中6种多酚的含量从高到低依次为绿原酸＞芸香苷＞隐绿酸＞新绿原酸＞莰菲醇基-3-芸香糖苷＞莨菪亭。[结论]与传统的高效液相色谱法(HPLC)相比,实验方法简单,分析时间短,能够满足对烤烟中多酚含量的测定要求。     

UPLC法同时测定烤烟中6种多酚的研究

为快速、准确地测定烟草中绿原酸、芸香苷和莨菪亭等多酚类化合物的含量,建立一种同时测定烤烟中新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、莨菪亭、芸香苷和莰菲醇基-3-芸香糖苷的超高效液相色谱(UPLC)分析方法。采用HSS T_3高强度硅胶色谱柱(HSS,high strength silica),梯度洗脱。该试验方法的加标回收率在94.4%~106.8%,检出限为3.7~9.9μg/g,相对标准偏差0.9%~3.4%(n=5),标准溶液的相关系数均大于0.9995。采用该方法测定不同来源的18个烤烟样品,结果发现烤烟中6种多酚的含量从高到低依次为绿原酸、芸香苷、隐绿酸、新绿原酸、莰菲醇基-3-芸香糖苷、莨菪亭。与传统的高效液相色谱法(HPLC)相比,该试验方法简单,分析时间短,能够满足对烤烟中多酚含量的测定要求。     

甘薯香豆酸3'-羟化酶基因的克隆和表达分析

香豆酸3'-羟化酶(coumarate-3-hydroxylase,C3H)是绿原酸代谢途径中的关键酶之一。为了揭示甘薯绿原酸生物合成途径和挖掘绿原酸合成相关基因,本研究从甘薯中克隆一个C3H的同源基因IbC3H。该基因全长1656 bp,包含一个1530 bp的完整开放阅读框,编码509个氨基酸。IbC3H蛋白具有典型P450家族蛋白结构特征,与牵牛花(Ipomoea nil)、马铃薯(Solanum tuberosum)、浆果状椒(Capsicum baccatum)和烟草(Nicotiana attenuate)中相应蛋白的同源性分别达到97.2%、85.4%、84.8%和84.8%。IbC3H启动子序列中含有脱落酸、赤霉素、乙烯和干旱等多个激素和胁迫响应元件,以及髓细胞组织增生病毒癌基因同源物(MYB)、碱性螺旋-环-螺旋蛋白(bHLH)、和WRKY蛋白等转录因子结合元件。荧光定量PCR结果显示,IbC3H在甘薯叶片中表达量最高,在茎中次之,而在块根中的表达量最低,与甘薯不同组织绿原酸含量正相关。本研究结果为进一步揭示IbC3H在绿原酸生物合成中的功能提供了依据。     

大果水晶梨褐色果皮突变体木质素合成相关基因的组织特异性表达分析

为研究木质素合成相关基因(PAL1、PAL2、CAD、POD、4CL)在大果水晶梨褐色果皮突变体中的表达特性,并为研究梨褐色果皮形成机制奠定基础。按照RNA试剂盒法提取果皮、花、叶片、果肉、枝条韧皮部中总RNA;利用DNAMAN和Primer 5.0软件设计特异引物;使用实时荧光定量PCR技术研究基因的表达。结果表明,PAL1、PAL2、CAD、POD、4CL的最高相对表达量均出现在果皮中;果皮和果肉中POD的相对表达量极显著高于其他基因,花、叶片和枝条韧皮部中CAD的相对表达量极显著高于其他基因。综上所述,大果水晶梨褐色果皮突变体木质素合成相关的5个酶基因在果皮、果肉、叶片、花和枝条韧皮部中的表达具有明显的组织特异性,这些基因可能与大果水晶梨褐色果皮的形成关系密切。     

小麦茎秆木质素代谢及其与抗倒性的关系

以抗倒性不同的6个小麦品种为材料,观测了茎秆基部第二节间的木质素含量及苯丙氨酸转氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸: CoA连接酶(4CL)活性以及不同时期茎秆抗折力和倒伏指数的变化,探讨木质素含量与抗倒伏能力的关系。不同小麦品种的茎秆木质素含量存在明显差异。茎秆抗折力大、倒伏指数小的品种(济麦20和济麦22),其茎秆木质素含量高,PAL、TAL、CAD和4CL活性强。相关分析表明,茎秆木质素含量与实际倒伏率呈显著负相关(r = -0.83, P<0.05);与抗折力呈显著正相关(r = 0.86, P<0.05);PAL、TAL和CAD活性与木质素含量呈显著正相关(r =0.78, 0.77, 0.85, P<0.05),4CL活性与木质素含量呈不显著正相关(r =0.39, P>0.05)。研究表明,较高的PAL和CAD活性是木质素含量高的酶学基础,茎秆木质素含量可作为小麦品种抗倒伏性评价的一个重要指标。     

促生菌CH1对黄瓜酚类物质代谢的影响及与抗猝倒病的关系

为研究植物生长促生细菌CH1（Brevibacillus brevis）诱导黄瓜对猝倒病的抗性的作用机制,采用生理生化的方法,测定了黄瓜根部酚类物质代谢中苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）活性动态及阿魏酸、绿原酸、木质素、总酚、类黄酮含量变化。结果表明,病原菌（Pythium aphanidermatum）感染时,经CH1处理的植株根部PAL和PPO活性都明显高于未经CH1处理的,同时,经CH1处理的植株根部阿魏酸、绿原酸、木质素、总酚和类黄酮含量都高于未经CH1处理的。说明CH1是通过提高黄瓜植株体内酚类物质代谢的酶活性来激发酚类物质的积累,从而诱导黄瓜对猝倒病产生抗性。     

利用4-香豆酸:CoA连接酶基因Mu4CL15提高香蕉植株的倒伏抗性

香蕉产业在中国热带亚热带地区发挥着重要作用。中国的香蕉生产经常因为台风而大幅减产。培育抗倒伏香蕉品种是解决这一问题的根本途径。植物茎秆的倒伏抗性主要取决于木质素含量。4-香豆酸:Co A连接酶位于植物木质素合成代谢途径的入口处,是植物木质素合成代谢的限速步骤。香蕉4-香豆酸:Co A连接酶基因Mu4CL15与功能已知的高粱4-香豆酸:Co A连接酶基因bmr2的序列高度相似。将Mu4CL15转化进入普通香蕉巴西蕉以后,只转化空载体的香蕉幼苗假茎木质素含量为(5.3±0.5)%,而转化Mu4CL15的香蕉幼苗的假茎木质素含量为(10.3±0.6)%,转化Mu4CL15的香蕉幼苗的假茎木质素含量显著高于只转化空载体的香蕉幼苗。转化Mu4CL15的香蕉幼苗的假茎物理强度显著高于只转化空载体的香蕉幼苗。通过向香蕉转化4-香豆酸:Co A连接酶基因提高香蕉抗倒伏能力是完全可行的。     

甘薯块根抗黑斑病酚类物质代谢的研究

研究甘薯块根酚类物质代谢与抗黑斑病之间的关系,为鉴定和选育抗黑斑病品种提供抗性指标。以‘南京-92’（高抗）和‘烟台-252’（高感）为材料,测定了甘薯块根中绿原酸、总酚的含量、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。抗病品种在黑斑病侵染第1天,PAL活力就迅速提高,以后的几天一直保持较高水平。感病品种在黑斑病侵染后第3天PAL活力才显著升高、5天后就迅速下降;黑斑病侵染使甘薯绿原酸含量迅速提高,但不同抗病性的甘薯品种积累的时相和量有所不同,高抗比高感提高56.6%~327%;受黑斑病浸染后,高抗品种体内PPO活性及和总酚含量比高感品种提高迅速,且持续的时间较长。甘薯块根中PAL活性、绿原酸含量、多酚氧化酶活性、总酚含量的提高,有利于提高甘薯抗黑斑病的能力。     

套作大豆苗期茎秆木质素合成与抗倒性的关系

为从茎秆强度的角度探索套作大豆苗期耐阴抗倒机制,对套作大豆苗期茎秆木质素合成与抗倒性的关系进行了研究。采用耐阴性不同的3个大豆品种(系),在大豆-玉米套作和大豆单作两种种植模式下,测定茎秆的木质素含量及其合成过程中的苯丙氨酸转氨酶(PAL)、4-香豆酸:Co A连接酶(4CL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、过氧化物酶(POD)等关键酶活性以及茎秆抗折力和抗倒伏指数。结果表明,套作大豆苗期倒伏严重,茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素含量和相关酶活性均显著低于单作。不同大豆品种受套作荫蔽影响程度不同,强耐阴性大豆南豆12茎秆抗折力降低幅度最小,在套作环境下其茎秆抗折力、抗倒伏指数大,茎秆木质素含量高,PAL、4CL、CAD、POD活性强。相关分析表明,套作大豆苗期茎秆木质素含量与抗折力极显著正相关(r=0.890,P0.01),与倒伏率极显著负相关(r=–0.889,P0.01),与4CL、CAD酶活性显著正相关。套作环境下,强耐阴性大豆苗期茎秆中较高的4CL、CAD活性是其维持高木质素含量的酶学基础,而高木质素含量有利于提高茎秆强度,进而增强其抗倒伏能力。     

光照强度对金线莲多糖和黄酮类物质含量的影响

为了解光照强度对不同金线莲种质主要活性成分的影响,本研究采用HPLC、紫外分光光度法等检测5个金线莲种质在不同光照强度下总多糖、总黄酮及槲皮素、山奈酚、异鼠李素、芦丁4种黄酮类单体成分的含量。研究结果表明,光照强度和种质均显著影响金线莲活性成分含量。在5个金线莲中,总多糖、总黄酮、槲皮素和异鼠李素含量均以长茎类型(JXL＿CJ)最高,山奈酚含量以宽叶类型(JXL＿KY)最高,芦丁含量则以圆叶类型(JXL＿YY)最高。光照强度方面,不同种质活性成分随光照强度表现出不同变化趋势,但总多糖均以800 lx条件下积累量最高,而总黄酮、槲皮素、山奈酚、异鼠李素和芦丁含量均在2 000 lx条件下达到最高。总体而言,福建长茎类型(JXL＿CJ)金线莲活性成分高于其他几个品种,不同活性成分随光照强度的变化呈现不同变化规律,应根据不同功能成分目标要求,设置不同光照条件。