查尔酮合酶基因重复-歧化的遗传学效应

基因的重复-歧化是生物进化的重要机制。查尔酮合酶（CHS）是类黄酮途径的第一个关键酶,影响植物的多种性状。本文综述了CHS基因经重复-歧化后的假基因化、亚功能化、新功能化、基因互作这4种遗传学效应的表现和发生原因,并从系统发生的角度综述了亚功能化和新功能化的成员在分子进化树上的聚类式样。     

兰科植物的起源和进化

基因组学研究证实,现存5个亚科的兰科植物都是由一个共同的祖先进化而来的.比较基因组学和转录组学证据表明,MADS-box基因家族在兰科植物花形态的演化中起着至关重要的作用.MβMADS-box基因的丢失,致使现有兰科植物的种子无胚乳.拟兰亚科丢失了B-AP3和E类旁系同源基因,导致它们的花返祖到原始状态;而树兰亚科丢失了MIKC~*类的P-亚类基因,致花粉凝结成花粉块.此外,AGL12基因的丢失和ANR1基因的收缩使兰科植物能够成功附生在树木或岩石上.花粉块和附生习性的形成都增加了兰科植物的适应性.因此,树兰亚科(约20 000种)比拟兰亚科(17种)进化出更多的物种.基因组学研究为揭示兰科的进化历史及花形态进化的遗传机制提供了新的视角.     

类黄酮物质及查尔酮合酶在油菜性状改良中的作用

类黄酮化合物(Flavonoids)是一类重要的植物次生代谢产物,查尔酮合酶(CHS)是类黄酮物质形成步骤中的一个关键酶,影响植物的多种重要性状.油菜是重要的经济作物,许多植物的CHS基因已经被克隆并进行了基因工程的研究,但CHS与油菜性状发育的关系和分子机理的研究还十分欠缺.本文简略综述了类黄酮物质的结构、分布、功能、CHS基因在类黄酮途径中的重要作用、植物界CHS基因克隆和基因工程的研究进展,重点论述了CHS在油菜的种皮色泽、花瓣颜色、异花传粉、花粉育性、抗紫外线能力、茎表紫色、抗病能力等性状形成中可能的重要作用,并提出了通过对CHS基因的表达调控来改良这些性状的可能性.     

从植物抗病基因的克隆看其基因结构、功能和进化

对植物抗病基因的克隆技术及已克隆的一些抗病基因作了概述,归纳了抗病基因的类型、产物结构和功能,对抗病基因进化的可能分子机制也作了讨论.     

植物抗病基因进化的分子基础

探索植物抗病基因进化的分子机制是开展和实施作物抗病基因工程的基础，也是目前国内外研究的热点。自Johel等（1992）应用转座子标签法分离出第一个玉米抗病基因Hm1，Martin等（1993）首次应用定位克隆法分离出第二个番茄抗霜霉病基因Pto以来，这方面的研究已取得长足的进展。随着对抗病基因及其编码产物的结构和功能的了解，以及信号转导链上其他组分的解读，人们对植物与病原菌互作、植物抗病基因进化的分子机制的认识正在不断深化，各种着眼于植物抗病基因及其启动的植物内在抗病机制的基因工程正由设想变成现实。一、植物抗病性的分…     

菊花及其近缘种的分子进化与系统发育研究

分子进化与系统发育的基本关系就是在DNA水平探索生物进化的原因和机制 ,以生物大分子的信息推断生物进化的历史 ,重建系统谱系关系。该文分析了几个在菊花及其近缘种起源与亲缘关系研究中有代表性的CHS基因、CDS基因和核糖体nrITS基因等的分子进化和以其核苷酸与氨基酸序列进化差异构建的系统发育关系 ,概述了前人基于RAPD、AFLP和SSR等分子标记的以基因组DNA扩增片段的多态性构建的菊花及其近缘种的系统发育关系进展。作者比较了基于分子特征和表征特征研究菊花及其近缘种及品种起源与亲缘关系的异同点 ,认为只有将分子进化的系统发育研究与传统的基于形态、细胞和生理学研究的表征特征结合起来 ,才能最终澄清物种间的进化关系。     

柳杉属3个查尔酮合成酶(CHS)新基因的克隆及其序列特异性分析(英文)

查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)是黄酮类物质合成的第一关键酶。为了获得CHS基因,我们在ACGM标记所扩增的PCR片段内设计锚定引物,并结合RACE技术首次克隆了柳杉属3种植物的CHS基因,包括柳杉(Cryptomeria japonica var.sinensis,CjsCHS)、短茸柳杉(C.japonicacv.Araucarioides,CjaCHS)和日本柳杉(C.japonica,CjCHS),并对其进行分析。结果表明:3个基因长都为1 176bp,编码391个氨基酸,它们都含有CHS高度保守活性位点以及CHS标签序列GFGPG,其编码蛋白的相似度达99%,与其他植物相似度在79%以上,表明CHS基因在进化上具有相对保守性。     

越橘查耳酮合酶基因的克隆及表达分析

为研究越橘花色素苷合成的分子机制,利用RT-PCR和RACE技术从越橘(Vaccinium spp.)果实中克隆了查耳酮合酶基因(CHS)的全长cDNA,命名为VcCHS,GenBank登录号为JN654702.VcCHS全长1438 bp,包含107 bp的5 ′非编码区、71 bp的3′非编码区和1个长度为1 260 bp编码419个氨基酸的开放阅读框.该基因编码的蛋白具有CHS家族普遍存在的功能活性位点:Cys(C)164、His(H)303、Asn(N)336和特征多肽序列(RLMMYQQGCFAGGTVLR).多重比对分析发现越橘VcCHS基因编码的氨基酸序列与葡萄(Vitis vinifera)CHS基因编码的氨基酸序列相似性达90.2％.系统进化分析表明,该序列与杜鹃花目的植物聚为一类.VcCHS基因在果实发育的整个过程均有不同程度的转录表达,花期和果实成熟期表达量较高,绿果期表达量最低.VcCHS相对表达量变化与花色素苷相对含量的变化趋势具有一致性,并均在果皮组织中达到最高.     

桑树查尔酮合成酶基因（CHS）的生物信息学分析（英文）

[目的]探讨桑椹色素代谢调控的分子机理。[方法]本研究以桑科植物的EST数据库为基础,采用生物信息学实验技术,通过电子克隆方法获得了桑树查尔酮合成酶基因（CHS）。采用生物信息学在线软件,进一步对该基因编码蛋白的氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构等方面进行了预测和分析。[结果]经DNAstar软件拼接后得到的cDNA序列为1 365 bp,其开放阅读框序列为1 170 bp,编码389个氨基酸残基。CHS蛋白含有查尔酮合酶家族的特征多肽序列RLMMYQQGCFAGGTVLR,不含信号肽序列,属于非分泌型蛋白,定位于细胞质内,分子进化也较为保守。[结论]该研究结果为深入研究该蛋白的结构和功能奠定了基础。     

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。     

不同植物查尔酮合成酶CHS基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中已登录的10种不同植物中的查尔酮合成酶基因的核苷酸序列及所推测的氨基酸序列的理化性质、信号肽、跨膜结构、亲/疏水性、功能结构域以及其二级结构进行了详细的分析,构建了不同植物CHS的系统进化树。结果表明,10种植物中CHS基因的开放阅读框的全长在1.2 kb左右,大约编码399个氨基酸;不同植物中的CHS的氨基酸序列均包括1个N-糖基化位点(32NMSS),4个蛋白激酶c磷酸化位点(69TIR、158SVK、202TFR、359SAK)和1个查尔酮合成酶活性位点(161RLMMYQQGCFAGGTVLR),均不存在信号肽、无跨膜结构域,是一个疏水性蛋白。     

植物抗病位点的组成变异及进化

随着分子生学在植物理学上的广泛应用,许多病原物的无毒基因和植物抗病基因被克隆出来,加深了对植物抗病基因的功能和植特邀同机理的了解。     

查尔酮合酶蛋白表达技术、结构、活性和进化

查尔酮合酶(CHS)是类黄酮途径的首步关键酶,参与合成所有类黄酮和异黄酮物质,参与决定多种植物重要性状。NCBI已有2917条CHS序列登录和释放。单个物种基因组中的CHS普遍由基因家族编码,通过基因加倍而产生。CHS蛋白的表达技术目前均是基于大肠杆菌的原核表达,多采用Novagen公司的pET载体系统,最通行参数为37℃条件下1 mmol/L IPTG诱导3h,表达蛋白普遍采用His-Tag进行亲和纯化,采用质谱或免疫分析技术进行身份检测,通过对生化反应底物和产物的HPLC检测可以精确分析酶活。苜蓿等植物的CHS蛋白已完成X射线晶体衍射研究,获得了三维结构和活性位点构象的初步解析,并与植物Ⅲ型PKS超家族中的其它酶类进行了比较。CHS蛋白的催化活性中心含有一个Cys-His-Asn三联体,另外CoA结合通道和内部的起始/延伸/环化腔关系到CHS蛋白的底物特异性及聚酮化合物链延伸的长度。植物Ⅲ型PKS超家族中,其它酶的结构骨架和催化方式与CHS相似,但活性位点残基的变化可能会造成活性中心结构的改变,进而产生底物特异性、催化能力和产物种类的显著变化,是蛋白水平进化的根本动力。     

兰科保护遗传学研究进展

兰科是植物保护中的旗舰类群。保护遗传学研究在兰科多样性保护的理论和实践中发挥着越来越重要的作用。从种群遗传结构、杂交和基因渐渗、系统发育和种的鉴定等方面,简要介绍兰科保护遗传学方面取得的研究进展,以期为兰科保护遗传学工作提供参考。     

矮牵牛的查尔酮合酶(CHS)基因的生物信息学分析

为研究CHS(chalcone synthase)基因间的同源性及其进化关系,以矮牵牛的CHS基因为研究对象,利用生物信息学软件及网站对其进行碱基分布、氨基酸组成和亲疏水性预测,并与其他10个物种的CHS基因序列进行多重比对、进化分析。结果表明：矮牵牛的CHS基因的单链mRNA序列含有1170个碱基对,蛋白质由389个氨基酸编码,相对分子质量为42580.02,其中亮氨酸(Leu)含量最高达10.80%;疏水值最大为2.038,最小为-2.208,无明显的亲水或疏水区域;多重比对发现11个物种同源性达到了80.55%。通过以上结果得出CHS基因处于稳定状态,编码的蛋白为亲水性蛋白,进化过程中是保守的,获得的保守区段的序列信息为新基因的克隆奠定了基础。     

海洋动物核糖体RNA基因的结构特征和功能进化

核糖体普遍存在于各种细胞中,由大小两个亚基组成,是细胞中进行合成蛋白质的场所。核糖体组成成分为核糖体RNA以及蛋白质。核糖体RNA基因被广泛应用于海洋动物研究中,本文着重介绍海洋动物核糖体RNA基因的结构特征以及功能进化,供生物进化、分子系统学、系统发育以及海洋动物分类和种质鉴定等研究者参考。