芪合酶基因的研究进展

在植物中芪类化合物被认为是一种重要的植保素。最近几年有报道称,芪类化合物还有抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌等多方面有益人类健康的药理活性。因此,芪类化合物的研究引起了人们的高度重视。在大多数植物中仅存在合成芪类化合物所需要的底物,却缺少芪合酶基因来催化这些底物合成芪类化合物。特综述芪合酶基因的种类、诱导表达和芪合酶基因转基因方面的研究进展。     

芪合酶基因的研究进展与应用现状

芪类化合物是一种重要的植物抗毒素,因其具有多种医疗保健作用,已引起多方关注。芪合酶是芪类化合物生物合成途径中的关键酶,关于它的研究已广泛开展。本文对芪类化合物的生物合成途径、药理作用,芪合酶的结构、功能,以及芪合酶基因的表达、芪合酶的基因工程研究等方面的进展进行综述,以期为进一步深入研究提供重要信息和科学参考。     

ubi启动子驱动的花生芪合酶基因表达载体的构建及玉米遗传转化初报

研究克隆了玉米的ubi启动子,以pBI 121为基本载体,构建了含有ubi启动子的中间载体pBI UB及ubi启动子驱动的GFP基因的植物表达载体pBI UG;采用基因枪法将载体pBI UG转入洋葱表皮细胞对启动子活性进行检测,结果表明GFP基因在洋葱表皮细胞中得到了表达。本实验同时采用RT-PCR技术克隆了花生的芪合酶基因(Res),该基因编码的蛋白质的氨基酸序列与已公布的芪合酶的氨基酸序列的同源性为99.49 %,并且164位的活性中心Cys没有发生突变;将该Res基因插入载体pBI UB构建了ubi启动子控制下的花生芪合酶基因植物表达载体pBI UA,并对玉米进行了遗传转化,得到了转化苗。     

芪合酶基因的克隆及其酵母表达载体的构建

应用基因工程技术将从中国野生属葡萄种高抗白粉病的华东葡萄白河-35-1中分离出的芪合酶基因cDNA片段（Stilbene synthase，STS）进行PCR扩增；把回收的目的基因PCR产物定向插入克隆载体pGEM-TEasy中进行测序与序列分析；采用定向克隆的方法将芪合酶基因克隆到大肠杆菌-酵母菌穿梭型酿酒酵母表达载体pYES6／CT上，转化大肠杆菌，提取阳性重组质粒转化酿酒酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）菌株INVScl，酵母菌落PCR电泳结果显示，在约1200bp处有一条亮带，证明芪合酶基因酵母表达载体构建成功，为后期工作的开展奠定了基础，并为开发一种含有白藜芦醇生物活性成分的酵母微生态制剂提供了重要的实验素材。     

根癌农杆菌介导的芪合酶基因转化烟草遗传体系的优化

【目的】研究根癌农杆菌介导的芪合酶基因转化烟草遗传体系的优化条件。【方法】以"中烟99"叶片为受体,采用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens,GV3101)介导法,将芪合酶基因导入烟草基因组,并对其遗传体系进行了优化,对筛选获得的转基因烟草植株进行检测。【结果】根癌农杆菌介导的芪合酶基因遗传转化的最佳条件为:将预培养2 d的烟草外植体,用稀释10倍的GV3101菌株菌液(OD600=0.6)浸染8 min后,共培养3 d,然后转入含卡那霉素(Km)50 mg/L和羧苄青霉素(Cb)500 mg/L的筛选分化培养基上诱导分化,待抗性芽长到2~3 cm后,转入含Km 50 mg/L和Cb 500 mg/L的筛选生根培养基上进行筛选,在以上最佳遗传转化条件下,初步筛选到54株转化体,经PCR和RT-PCR检测获得25株转化烟草植株。【结论】经卡那霉素筛选、PCR、RT-PCR检测后,初步证明芪合酶基因已被整合到烟草基因组中,并可以正常转录。     

酵母菌生长曲线的测定及其转葡萄芪合酶基因重组菌遗传稳定性的检测

采用分光光度计比浊法测定酿酒酵母INVSc1的生长曲线,确定菌体生长规律;并以此为依据,制备酿酒酵母感受态细胞,进行葡萄芪合酶基因酿酒酵母重组质粒的转化;采用菌落PCR法快速鉴定阳性重组子,并进一步检测重组质粒在重组菌中的稳定性.结果表明,于酵母菌对数生长中期(OD600为0.8时)进行重组质粒的转化,可以得到较高的转化效率;在0～72 h发酵培养过程中重组质粒在宿主菌中的稳定性达到100%.这为后续工作开展葡萄芪合酶基因在酿酒酵母中的诱导表达研究奠定了技术基础.     

植保素的生长调节和诱导抗逆作用

正植保素是指植物遭受胁迫因子(例如化学伤害、温度变化、微生物入侵、日光暴晒、机械损伤)处理后,在受侵害部位附近产生和积累针对性抗菌活性的低分子量代谢产物,保护植物免遭病原菌、害虫的侵染。目前报道和研究较多植保素包括黄酮类、萜类、吲哚类、香豆素类、芪类及生物碱类等。植保素在生物防治和医     

芪合酶基因的遗传转化及其转基因烟草抗根黑腐病的研究

【目的】利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens,GV3101)介导法获得转芪合酶基因烟草,改良烟草对根黑腐病的抗性。【方法】以普通烟草品种“97204”叶片为受体,采用根癌农杆菌介导法,将芪合酶基因导入烟草基因组并进行分子检测,利用灌根法对4株转芪合酶基因烟草植株接种烟草根黑腐病菌,观察烟草地上部分和根部的变化,并测定苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）活性。【结果】通过根癌农杆菌介导、抗性选择和分子检测,获得32株转芪合酶基因烟草。从中选取长势一致的4株转基因烟草用于抗病性鉴定,结果表明,2株在灌根接种后生长正常,另外2株在接种第7天时出现轻微黄化,3株根部无发病症状,另外1株在接种16 d后根部出现发黑症状,而对照植株接种后第3天叶片就出现黄化及萎蔫症状,随着接种时间的延长,叶片黄化加剧,到第7天时已出现明显的发病症状,15 d植株几乎死亡;转基因烟草PAL及PPO活性本底均显著高于对照,PAL活性在接种后4～10 d保持在一个较高的水平,10 d后又迅速下降,PPO活性在接种2 d后迅速升高,在接种6 d达到峰值,之后开始缓慢下降,而非转基因烟草PAL、PPO活性与转基因烟草相似,但变化幅度较小。【结论】用于抗性鉴定的4株转芪合酶基因烟草中,有3株对烟草根黑腐病的抗性较好。     

抗植物真菌病害基因及其介导的抗性机理

抗植物真菌病害基因种类繁多,其介导的抗性机理各不相同。在试验研究中应用比较成功的主要有9类,分别是:细胞毒素RNA酶基因、RNA酶抑制剂编码基因、几丁质酶基因、β-1,3-葡聚糖酶基因、核糖体失活蛋白基因、植保素合成酶基因、抗真菌蛋白基因、过氧化物酶基因和病程相关蛋白基因。     

桑树白藜芦醇合酶基因全长克隆及序列分析

根据已知的其他物种白藜芦醇合酶cDNA保守序列设计引物,用RT－PCR技术从桑葚中扩增获得白藜芦醇合酶基因部分cDNA序列,再用RACE技术获得其两端序列,并拼接得到完整的1442 bp白藜芦醇合酶基因。经序列分析发现,桑树白藜芦醇合酶基因开放阅读框长1170 bp,编码389个氨基酸,氨基酸序列含有芪合酶家族特征信号区GVLFGFGPGLT和活性中心序列GCFAGGTVLR;该基因与花生芪合酶基因的核苷酸序列同源性高达82．82％,氨基酸序列的同源性高达87．15％。     

葡萄STS基因家族的鉴定与表达分析

白藜芦醇等芪类化合物与人类健康和植物抗逆性密切相关,芪合成酶(stilbene synthases,STS)是合成该类化合物的关键酶。为进一步明确葡萄中STS基因家族的表达特性,利用生物信息学技术,筛选了葡萄中的STS基因,并分析了其在果实生长过程和不同时期叶片中的表达模式。结果表明:葡萄全基因中共鉴定出48个STS基因,这些基因串联分布在10和16号染色体,其中32个STS基因能编码完整的氨基酸序列,且编码的氨基酸序列均为392 bp。根据氨基酸序列特性,可以将这些STS基因分为3类。在葡萄果实生长过程中,STS基因家族成员呈现出多种表达模式,但大多数STS基因在花后20~40 d和花后70~80 d的表达水平较高。大部分STS基因在葡萄叶片成熟阶段或衰老阶段表达水平较高。     

葡萄芪合酶基因cDNA片段酵母表达载体的构建及其在酿酒酵母中的表达

应用基因重组技术,将从华东葡萄白河-35-1中分离出的长1179 bp芪合酶(stilbene synthase,STS)基因的cDNA片段克隆入大肠杆菌-酵母菌穿梭型诱导表达载体pYES6/CT上,构建重组酵母真核表达质粒pYES6/CT-STS,转化酿酒酵母菌株INVSc1,用Blasticidin(bsd)筛选出阳性克隆转化子,经半乳糖诱导表达后进行5个时间段菌体全蛋白SDS-PAGE电泳和Western-blot分析。结果发现,诱导4 h后开始有目标带(48 ku)出现,诱导16 h开始大量且稳定表达。证明目的基因片段可以在酿酒酵母中表达,为后续基因功能的验证奠定了基础。     

生物技术在白藜芦醇研究中的应用

介绍了白藜芦醇的化学结构、发现、分布及合成途径等,总结了生物技术(包括酶工程、基因工程和细胞工程)在白藜芦醇研究中的应用,并展望了其应用前景及开发意义.     

中国野生毛葡萄芪合成酶基因表达与抗白粉病分析

【目的】葡萄是世界性重要果树,欧洲葡萄品种因其优质高产被广泛栽培,但其突出缺点是抗病性弱,尤其易受白粉病危害。葡萄中芪合成酶（stilbene synthase,STS）的代谢产物白藜芦醇是植物体内具有抗病功能的植保素,果实中的白藜芦醇对人具有保健作用。中国野生毛葡萄‘丹凤-2’抗病性强且白藜芦醇含量高。论文旨在研究中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合成酶基因（STS）及其功能,应用于抗病育种来提高欧洲葡萄抗病性及果实中芪类物质含量。【方法】同源克隆中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合成酶基因VqSTS26和VqSTS32,构建pCAMBIA35S::VqSTSs::GFP过表达载体;以器官发生途径诱导的无核白分生愈伤组织作为受体材料,采用农杆菌介导法进行遗传转化,获得转基因葡萄植株;分别从转录水平和代谢产物水平比较转基因与野生型无核白在自然生长条件与人工接种葡萄白粉病菌（Uncinula necator）诱导下STS表达及芪类物质产生与积累的差异;通过显微观察白粉病菌在转基因与野生型无核白叶片上的生长发育进程,统计孢子萌发、菌丝生长与分生孢子梗形成数目,对转基因植株进行抗病性分析。【结果】通过PCR检测和Western blot鉴定,获得了稳定转化VqSTS26植株8株和稳定转化VqSTS32植株5株。在自然生长条件下实时荧光定量PCR分析表明VqSTS26、VqSTS32转基因无核白STS的表达量显著提高,芪合成酶上游基因PAL与下游基因RSGT的表达量上调,而与芪合成酶存在底物竞争关系的CHS表达下调;液相色谱分析表明芪类物质主要以糖苷的反式云杉新苷形式存在,VqSTS26、VqSTS32转基因无核白芪类物质的含量极显著高于野生型无核白。STS的表达及其产物合成受白粉病菌诱导,随白粉病菌诱导,STS表达量在1—2 dpi时显著升高,至7 dpi时表达量达最高;诱导表达产生的芪类物质由原来的反式云杉新苷新增加了反式白藜芦醇和葡萄素,且含量增加;转基因植株在STS表达量、芪类物质的积累方面均极显著高于野生型无核白。显微观察白粉病菌在葡萄叶片上的生长发育状态,对比野生型无核白,转基因植株白粉病菌生长受到抑制,菌丝发育更迟,7 dpi时转基因葡萄叶片上的分生孢子梗数量低于野生型无核白。【结论】过表达中国野生毛葡萄‘丹凤-2’VqSTS26和VqSTS32可以提高无核白中STS的表达量,促进芪类物质的形成与积累,抑制转基因无核白叶片上白粉病菌的生长。因此,中国野生毛葡萄‘丹凤-2’与其携带的STS及其产物,是定向改良欧洲葡萄品种白粉病抗性与芪类物质含量的重要种质资源与基因资源。     

天然产物(E)-白黎芦醇的全合成

摘要为探讨原料易得、操作简单的天然产物白黎卢醇合成方法，以3，5-二羟基苯甲酸为原料，通过甲基化、还原、溴化、Arbuzov重排，生成关键中间体3，5-二甲氧基苄基膦酸酯，再与对甲氧基苯甲醛经Wittig-Horner缩合，用三溴化硼脱甲基，得到单一的反式白黎芦醇，产率为39．3％。结果表明，本方法原料廉价易得，各步反应产物无需柱色谱分离，因而操作简单，易于扩大生产。     

渗透调节物质在植物抗寒基因工程的应用

提高农作物的抗寒性具有重要的现实意义,文中综述了渗透调节物质对提高植物抗寒能力的作用原理以及有关基因导入植物的研究进展,包括导入甜菜碱基因、脯氨酸基因、海藻糖相关基因等,并指出了研究中存在的问题及可能的解决策略。     

植物抗除草剂基因研究进展

对抗除草剂基因的来源、抗除草剂作物的抗性机制及抗除草剂基因的应用进行了简要综述,并对抗除草剂基因和启动子选择的局限性及抗除草剂遗传转化中存在的问题进行了探讨.指出目前植物抗除草剂研究存在可转入的抗除草剂基因种类较少、获得抗性稳定表达的植株比较困难等问题.提出选择抗性基因时,应重点考虑以降解除草剂为抗性机制的基因以减少代谢负担、加强对多价基因转入的研究等策略.     

H2O2对葡萄离体叶片白藜芦醇的诱导作用

[目的]葡萄叶片白藜芦醇含量较虎杖根含量低,难以作为药用提取用途,研究采用诱导剂升高葡萄离体叶片中白藜芦醇的含量.[方法]实验采用H2O2对离体红地球葡萄叶片进行诱导,采用薄层及高效液相色谱法分析白藜芦醇的含量变化,并使用RT - PCR方法分析茋合酶基因(STS)的表达量变化.[结果]H2O2对离体叶片茋类物质具有显著的诱导作用,诱导白藜芦醇的积累呈现显著的量时依赖性;5;H2O2处理48 h后叶片白藜芦醇含量可提高15倍以上,鲜重达到263 μg/g.[结论]H2O2可以作为葡萄离体叶片白藜芦醇的有效诱导剂.