不同生育时期大豆异黄酮合成相关酶基因表达的分析

通过Real-time PCR分析了不同生育时期7个大豆异黄酮合成相关酶基因(PAL,C4H,4CL,CHS,CHI,IFS和F3H)的相对表达情况.并利用高效液相色谱法测定了籽粒发育过程中豆荚(含籽粒)中异黄酮及其组分的含量,同时利用SAS8.2分析了F5∶11重组自交系群体(RILs)豆荚中异黄酮含量与部分基因相对表达量间的相关性.结果表明:从营养生长进入生殖生长阶段,部分基因(PAL,CHI,IFS和F3H)的相对表达量普遍有显著提高;PAL,C4H,CHS和IFS基因在叶片中的相对表达量高峰出现在R1期,大部分基因在2个品种豆荚中相对表达量差异显著的时期为R6期.在R6期,豆荚中PAL基因的相对表达量与染料木素(GT)和总异黄酮含量(TI)呈显著正相关.CHS基因的相对表达量与大豆黄素(DZ)、染料木素(GT)和总异黄酮含量(TI)呈显著正相关,但是与黄豆黄素(GC)呈显著负相关,IFS基因的相对表达量与大豆黄素(DZ)含量呈显著正相关;F3H基因的相对表达量与所有异黄酮成分均呈显著负相关.研究明确了相应基因的表达情况,对于理解异黄酮含量变异的遗传机制具有重要意义.     

大豆PAL2-3基因的克隆及转化研究

大豆异黄酮是苯丙氨酸代谢途径中合成的一类次级代谢产物,在苯丙氨酸代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是关键酶和限速酶。本课题组前期研究发现PAL基因的相对表达量与大豆异黄酮含量具有明显的协同增减趋势,并且在PAL基因家族成员时空表达模式分析中发现,PAL2-3(XM_003542493)是PAL基因家族中相对表达量较高的主要表达成员之一。本试验首先通过克隆大豆中PAL2-3基因;然后构建pCAMBIA3301-GmPAL2-3植物过表达载体,将构建好的pCAMBIA3301-GmPAL2-3表达载体重组质粒转化到根癌农杆菌EHA105中;采用农杆菌介导的大豆子叶节转化体系获得转化植株,并对T1代转化植株进行PPT检测,外源标记基因Bar检测以及荧光定量PCR检测,对转基因阳性植株进行大豆籽粒异黄酮含量的测定。结果表明T_1代转基因植株中PAL2-3基因的表达量是对照的5.11~11.24倍,总异黄酮含量最高的(2 587.63μg·g~(-1))是对照(1 616.90μg·g~(-1))的1.6倍。因此在大豆中过量表达PAL2-3基因可以提高大豆籽粒中异黄酮含量。     

大豆异黄酮合成关键酶基因对蚜虫取食的防御响应分析

以蚜虫差异抗性的大豆品种PI567598B(高抗)、绥农30(抗)、东农51(中抗)和Williams 82(感)为试验材料,分别于接种大豆蚜虫0,7,14和21 d时采集大豆叶片,利用q PCR对异黄酮合成关键酶基因苯丙氨酸解氨酶(PAL)、黄烷酮-3-3羟化酶(F3H)、大豆异黄酮合成基因1(ISF1)和大豆异黄酮合成基因2(ISF2)的表达量进行分析。结果表明:蚜虫取食前高抗品种PI567598B中PAL、F3H、ISF1和ISF2基因的相对表达量均高于感虫品种Williams 82;蚜虫取食后,抗蚜品种PI567598B和绥农30中PAL基因在蚜虫取食14 d时显著上调,在21 d时达到最大,F3H基因7 d时表达量最高,然后降低;IFS2表达量于蚜虫取食7 d后显著上调,在21 d时达到最大;中抗品种东农51中PAL、IFS2和F3H基因表达量在7 d时增加,但不显著;而感蚜品种Williams 82蚜虫取食后PAL和IFS2表达量增加但不显著,且相对表达量显著低于抗蚜品种,F3H基因表达量不增反降;抗感大豆品种蚜虫取食后IFS1基因表达均诱导不显著。研究表明,感蚜大豆品种蚜虫取食前后异黄酮合成关键酶基因表达量都比较低,而抗虫品种异黄酮合成关键酶基因表达量高,且防御响应持续时间长,符合其抗性差异。     

大豆叶片中异黄酮含量的变化规律

为分析大豆叶片中异黄酮含量的积累动态及营养胁迫对大豆叶片中异黄酮含量的影响,选用2个大豆品种利用砂培浇注营养液的方法,分不同时期对叶片进行取样测定异黄酮含量。研究结果如下:营养胁迫对大豆异黄酮总含量及3种苷元组分含量有促进提高的作用。大豆叶片中异黄酮总含量及3种苷元组分含量在初花期(R1)有一个峰值。     

蓝光连续光照对大豆芽苗菜类黄酮合成的影响

以黑暗培养(D)为对照,阐明了蓝光(B)连续光照对大豆(Glycine max L.Merr.)芽苗菜品种东农690生长和类黄酮合成的影响。结果表明:与对照组相比,蓝光连续光照36 h显著提高了大豆芽苗菜子叶中山奈酚(kaempferol)和黄豆苷元(daidzein)的含量,同时子叶中蓝光光受体基因CRY1、CRY2,类黄酮合成相关基因IFS的表达量也显著提高。处理组中,大豆芽苗菜下胚轴中黄豆苷(daidzin)含量逐渐增加,黄豆苷元(daidzein)、染料木素(genistein)、染料木苷(genistin)和山奈酚(kaempferol)的含量先升高后下降,但在36 h时均显著高于黑暗处理。在蓝光光照6和24 h时,大豆芽苗菜下胚轴中苯丙氨酸解氨酶(PAL)与查尔酮异构酶(CHI)活性与对照组相比均显著提高。类黄酮合成途径相关基因PAL、CHS、ANS、IFS的表达量在蓝光处理下均是先升高后下降,而蓝光光受体基因CRY1与CRY2的表达量随着光照时间延长逐渐升高。     

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5d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.     

大豆苯丙氨酸解氨酶及其基因的研究进展

苯丙氨酸解氨(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)是连接植物初级代谢和苯丙烷类代谢等次级代谢途径关键酶、限速酶.综述了大豆PAL及其基因的研究进展,主要包括大豆PAL的分布及活性、分离纯化及酶活性的测定、对植物生理代谢的意义、在抗病中的作用机制、基因克隆、表达特性、基因的应用展望等.     

蚜虫取食和机械损伤对大豆真叶中异黄酮的诱导作用

采用高效液相色谱法,通过测定大豆真叶异黄酮含量的变化,探讨大豆蚜虫取食和机械损伤与大豆真叶异黄酮含量之间的化学诱导关系。结果表明:蚜虫取食诱导的异黄酮合成反应速度较快,而机械损伤处理诱导的异黄酮合成反应速度相对较慢;蚜虫取食引起大豆真叶内大豆黄素和染料木素苷元含量的同时增加,而机械损伤处理提高黄豆黄素苷元含量却降低了大豆黄素苷元含量;蚜虫取食能在相当长的时间内维持异黄酮含量的增加,而机械损伤处理只能在短时间内引起异黄酮含量的变化。因此,蚜虫取食和机械损伤处理所诱导的异黄酮含量变化的规律不同,蚜虫取食和机械损伤所诱导的大豆抗性不是完全对等的。     

大豆抗腐霉根腐病的生理差异研究

腐霉根腐病是大豆主要的土传病害,为揭示抗感病大豆品种的生理差异,对不同抗性品种在腐霉病原菌侵染下的大豆下胚轴中丙二醛、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、可溶性糖、脯氨酸含量的变化进行测定。结果表明:腐霉菌侵染后,抗病大豆品种下胚轴的丙二醛含量增加不十分明显;可溶性糖含量都是正向增加,苯丙氨酸解氨酶活性,过氧化物酶活性,脯氨酸含量在不同时段都有所增加且抗病品种明显高于感病品种。而感病品种在腐霉菌侵染条件下,大豆下胚轴中丙二醛含量累积较高,可溶性糖在某一时段内有所减少,苯丙氨酸解氨酶活性、过氧化物酶活性,脯氨酸含量增加幅度小于抗病品种,表明抗病品种具有较强的生理生化调节能力。     

蚜虫侵害对不同基因型大豆酶活性及次生代谢物含量的影响

对大豆抗蚜品系P746和感蚜品系交大02-89蚜虫侵害后的过氧化物酶(POD)、过氧化物酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)3种酶活性及相关次生代谢物质含量变化与抗蚜性进行相关性分析.结果表明:蚜虫侵害后不同品系之间POD、PPO活性均有升高,与蚜虫的诱导存在相关性,但与抗性基因型不存在显著关联.PAL活性蚜虫侵害前抗虫的P746具有高水平表达,并与感蚜品系存在显著差异;蚜虫侵害诱导后PAL酶活性均有上升,抗蚜品系表现稳定,表明PAL酶活性与大豆的抗蚜性存在明显的相关性.HPLC分析表明蚜虫侵害前后大豆叶片组织内氨基酸、黄酮类物质、生物碱类、酚类等次生代谢产物的含量都发生了明显变化,并且在不同蚜虫侵害时间和抗性基因型之间存在明显差异,表明这类物质与大豆抗蚜性有很大关联.     

小麦高温抗条锈性表达与苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性的关系

测定了小麦高温抗条锈性表达过程中小麦叶内苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶的活性变化。结果表明，高温抗条锈性品种，在小麦高温抗条锈性表达过程中，接种寄主叶内PAL活性对高温非常敏感。在高温处理12h时PAL活性就很快增高，到24h就达到活性高峰，形成一个对高温敏感的特异峰，且该峰可以从高温处理12h持续到72h。小种专化抗锈性的PAL活性也较对照增高，但对温度处理没有明显的活性峰。多酚氧化酶在高温抗条锈性表达过程中变化与对照无明显变化。     

不同耐性大豆品种阿特拉津处理后的防御酶反应

为阐明大豆对除草剂阿特拉津的耐性机制,利用250 mg·L-1(田间使用浓度)阿特拉津处理大豆,在处理后不同时间分别测定大豆根系与叶片中过氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性的变化.结果表明:大豆在接受阿特拉津处理后,3种酶的活性高于未经过阿特拉津处理的大豆.阿特拉津处理后大豆根系的酶活明显高于叶片的活性,而且大豆...     

人参黑斑病菌对人参生理指标的影响

本文主要研究人参在接种人参黑斑病菌后,体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)的活性变化。结果表明:两种植株体4种酶值变化趋势均随时间的延长而上升,酶活性均为长芦人参高于马牙人参。     

采后脱落酸处理促进甘薯块根愈伤木栓组织的形成

本研究以‘北京1号’甘薯为试验材料,人工模拟机械损伤后采用不同浓度（25、50、100、200 mg/L）脱落酸（ABA）进行愈伤处理,研究采后ABA处理对甘薯块根的愈伤作用。结果表明:采后ABA处理能有效促进甘薯伤口处愈伤木栓组织的形成,其中以100 mg/L ABA愈伤3 d效果最佳。采后ABA处理能有效提高甘薯愈伤组织苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）活性,提升总酚、类黄酮含量,减少甘薯重量损失。相关性分析表明,ABA处理甘薯木质素含量与总酚、类黄酮含量之间呈极显著相关（P<0.01）,PAL酶活力与POD和PPO酶活力呈极显著相关（P<0.01）。综上所述,采后ABA处理可通过激发甘薯损伤部位组织的苯丙烷代谢、提高愈伤防御酶活性及次生代谢产物的合成,达到促进甘薯块根愈伤形成的目的。     

茶树CsPAL3基因cDNA全长克隆及其表达分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase,PAL）由多基因家族编码,是花青素等多酚物质合成途径的起始酶,对其合成具有调控作用。本研究以紫化茶树武夷奇种C18茶树为材料,采用RACE技术克隆获得CsPAL基因cDNA,命名为CsPAL3（登录号为KY865305）,分析其生物信息学特征,并检测不同叶色茶树品种（系）中的花青素总量及茶树PAL家族成员基因的表达情况。结果表明,获得CsPAL3基因全长cDNA为2β518βbp,包含一个完整的2β130βbp开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）,编码709个氨基酸。序列分析表明,该基因编码的蛋白质为稳定亲水性蛋白,预测分子量为77.40βkD,理论等电点为6.26;Blast分析序列发现CsPAL3与芒果的MiPAL相似性最高,为87%。而在同源进化树分析中与芍药的PiPAL亲缘关系较近。紫化茶树的花青素总量和CsPALa、CsPALc、CsPAL3（CsPALe）基因表达量均高于常规绿叶茶树和白化茶树。这表明茶树CsPALa、CsPALc、CsPAL3（CsPALe）基因上调表达可能促进茶树花青素合成积累,使得茶树叶片呈现紫色。     

Suppression of Cell Wall Degrading Enzymes and their Encoding Genes in Button Mushrooms (<Emphasis Type="Italic">Agaricus bisporus</Emphasis>) by CaCl<Subscript>2</Subscript> and Citric Acid

Fresh button mushrooms (Agaricus bisporus) were harvested and treated with a solution of 1.5% CaCl₂ + 0.5% citric acid and stored for 16 days at 12 °C. The effects of this treatment on firmness, weight, color, cell wall compositions (cellulose and chitin) and cell wall degrading enzymes (cel1ulase, beta-1, 3 glucanase, chitinase and phenylalanine ammonialyase) were investigated during post-harvest storage. The expressions of major genes (Cel1, Glu1, Chi1 and PAL1) involved in cell wall degradation during post-harvest storage were also monitored. The results revealed that the post-harvest chemical treatment maintained better firmness, weight, color and inhibited cellulase, beta-1, 3 glucanase, chitinase and phenylalanine ammonialyase activities. These findings showed that the down-regulation of cell wall degrading enzymes is a possible mechanism that delays the softening of button mushrooms by the application of combined chemical treatment.     

不同玉米品种对大斑病的抗性与相关防御酶活性的关系研究

以吉林省玉米早熟、中早熟区种植的4个玉米品种及其亲本为材料,对不同玉米品种对大斑病的抗性与苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）等3种防御酶活性的关系进行研究。结果表明,3种防御酶PAL、POD和PPO与玉米对大斑病的抗性关系非常密切,玉米植株受大斑病菌侵染后,防御酶活性比对照明显增高。防御酶的作用受品种遗传背景的影响,不同品种中不同防御酶对其大斑病抗性的贡献有差异。受大斑病菌侵染后,抗病性强的品种,PAL和PPO或PAL和POD酶活性发生协同增强,且从抽丝期到灌浆期酶活性协同增强的防御酶不发生酶活性衰减或衰减微弱;感病的品种,从抽丝期到灌浆期存在2种或3种防御酶活性同时衰减现象。