查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进展

查尔酮合成酶(chalcone synthetase, CHS)是植物体内类黄酮合成途径中的关键酶,为类黄酮的合成提供了基本骨架。类黄酮不仅在逆境的抵抗、抗病害和信号传导方面扮演重要角色,在临床上还具有防癌、抗氧化、抗疟疾和抗动脉硬化等功能。本研究围绕查尔酮合成酶的结构和定位、基因结构、翻译后调控和抗病机制等几个方面,对查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进行综述,为进一步研究查尔酮合成酶的分子调控机制和分子抗病育种提供一定的参考。     

豆科植物查尔酮合成酶基因密码子偏好性分析

查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)是参与合成植物苯丙烷类物质的主要酶类之一。研究豆科植物CHS基因密码子的偏好性,对提高豆科植物CHS基因的表达水平具有重要意义。为此,运用CHIPS、CUSP和Codon W程序分析豆科植物CHS基因密码子的偏好性,并用决明CHS基因对分析结果的可信度进行验证。结果表明,在豆科植物CHS基因的密码子中,以A或U结尾的密码子偏好性较强。基于CHS基因RSCU值的聚类结果显示,豆科植物与茄科植物(包括烟草)聚为一类,表明烟草作为研究豆科植物CHS基因功能的模式植物较为合适。通过对决明CHS基因密码子偏好性与大肠杆菌和酵母基因组密码子偏好性的比较,发现两者均存在差异,但酵母的差异低于大肠杆菌,表明酵母表达系统更加适合作为决明CHS基因的外源表达系统。然而,若要使决明CHS基因能够在酵母表达系统中高效表达,仍需对其密码子进行优化。     

漆树查尔酮合酶基因家族生物信息学分析

查尔酮合酶(CHS)是黄酮类化合物合成过程中的关键酶。为了进一步探索CHS基因家族在调控黄酮类物质合成中的功能,本研究对12个漆树CHS基因编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、蛋白二级结构以及系统进化等方面进行初步生物信息学分析。保守结构域分析发现12个TvCHS基因均含有CHS-Like保守序列;12个TvCHS基因除了TvCHS10在叶中不表达和TvCHS11在根中不表达,其余10个基因在漆树根茎叶都有表达;12个CHS蛋白中有4个疏水蛋白、8个亲水蛋白。在系统进化分析中,漆树CHS基因家族12个基因被划分为两个组。信号肽预测分析发现12个TvCHS基因均为非分泌蛋白;磷酸化位点预测分析发现丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点数量最多,络氨酸最少。本研究对漆树CHS基因家族进行鉴定和分析,为进一步研究漆树CHS基因家族的功能提供了一定的参考和依据。     

粉葛查尔酮合成酶基因PtCHS的克隆与植物表达载体构建

查尔酮是植物体形成的一类次级代谢产物,在植物花色形成、育性及抵抗胁迫中发挥重要作用.前期研究发现粉葛与野葛中总黄酮的含量和葛根素的含量差异较大,而查尔酮合成酶是黄酮类化合物合成中的首个关键酶.为了研究野葛与粉葛中的查尔酮合成酶(CHS)基因是否存在差异性,利用同源克隆的方法,根据已报道的野葛(CHS基因序列设计引物,从...     

荸荠查尔酮异构酶基因的克隆与表达分析

查尔酮异构酶(CHI)是植物黄酮合成途径的关键酶,为了研究鲜切荸荠贮藏过程中表面黄化的机理,利用RACE技术对荸荠CHI基因编码区cDNA全长进行克隆,并分析其在不同组织和鲜切荸荠贮藏过程中的表达。结果表明,荸荠CHI基因(CwCHI)cDNA序列长度为1 003 bp(GeneBank:MG719238),含有一个744 bp的最大开放阅读框,其DNA包含3个内含子和4个外显子。Cw CHI可编码247个氨基酸,经预测其分子量为26.410 kD,理论等电点为4.89。Cw CHI蛋白的二级结构以α-螺旋为主,占38.06%。通过多重比对发现,CwCHI具有该家族特有的保守结构域,决定底物偏好性的第201位氨基酸为Ser,与其他Ⅰ型CHI蛋白相同。系统进化分析表明CwCHI与油棕榈和菠萝的CHI蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR分析表明,CwCHI基因在荸荠皮中的表达量最高,而在荸荠肉中的表达最低。鲜切荸荠黄化过程中CHI活性和CwCHI表达量快速上升,水杨酸处理抑制了CHI活性的上升和CwCHI的表达。     

南荻纤维素合成酶CesA基因的生物信息学分析

于PacBioSMRT单分子实时测序技术进行3代转录组测序,辅以2代测序,构建出一个完整的,准确的南荻Unigene库.通过与近源物种比对后,拼接出南荻(Miscanthus lutarioriparius)纤维素合成酶基因(cellulose synthase gene)CesA4、CesA7和CesA9的序列,并将...     

香椿查尔酮异构酶基因的克隆及在幼苗中的表达分析

查尔酮异构酶是调控植物花青素生成的关键酶,本研究利用PCR扩增技术从香椿叶片中克隆得到香椿查尔酮异构酶基因TsCHI.序列分析发现TsCHI基因开放阅读框全长717 bp,共编码238个氨基酸,属于亲水性、酸性蛋白.系统进化分析表明TsCHI蛋白属于Type Ⅰ型CHI蛋白,与无患子目的槭树(Acerx freeman...     

狗枣猕猴桃(Actinidia kolomikta)查尔酮合酶AkCHS1生物信息学分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是类黄酮合成途径的关键酶和限速酶,在植物花色素苷形成中具有重要作用,并参与植物的育性、机械损伤的防御反应等。本研究利用生物信息学方法在RNA-seq数据中获得了狗枣猕猴桃查尔酮合酶基因(AkCHS1)的序列信息,并对AkCHS1进行结构及功能预测。结果表明,狗枣猕猴桃AkCHS1的c DNA全长为1577 bp,CDS为1167 bp,编码蛋白由389个氨基酸构成,具有CHS_like的保守序列,是查尔酮合酶(PLN03169)超家族的一员,是一个亲水性、稳定的蛋白。与其他19种植物的查尔酮合酶氨基酸序列进行对比,结果表明,狗枣猕猴桃AkCHS1与中华猕猴桃及其变种亲缘关系较近,而与桑树、柑橘等植物亲缘关系较远。本研究为狗枣猕猴桃AkCHS1基因功能的进一步研究提供了参考。     

天然棕色棉查尔酮合成酶基因(GhCHS1)的克隆和实时定量表达分析

根据植物查尔酮合成酶基因保守区序列设计引物,以发育18d的天然棕色棉纤维为材料,用RT-PCR结合RACE技术分离得到了一个查尔酮合成酶基因的全长cDNA(GenBank登录号:EU921263),将该基因命名为GhCHS1。实时荧光定量PCR检测显示,GhCHS1基因在棕色棉纤维细胞中优先表达,且在棕色棉纤维中的表达量远高于其近等基因系白色棉,但是该基因在绿色棉中几乎检测不到。这些试验结果暗示,该基因可能在棕色棉纤维色素形成中发挥重要作用。     

红皮香蕉CHS基因的克隆和表达模式分析

为研究查尔酮合成酶基因(CHS)在红皮香蕉[Musa acuminata ’Red Green’(AAA)]果实花青素生物合成过程中的作用,探究红皮香蕉中查尔酮合成酶(CHS)的生物学作用,为红皮香蕉果实颜色形成的分子机制研究提供理论基础。以小果野蕉(Musa acuminata)基因组为参考,对红皮香蕉[Musa acuminata ’Red Green’(AAA)]和天宝香蕉(Musa spp., AAA Group)进行差异转录组分析,结果中筛选出4个CHS差异表达基因,分别命名为MaCHS2-1、MaCHS2-2、MaCHS2-3、MaCHS2-4,将其克隆出来并进行生物信息学分析,以及不同的组织中的表达模式分析。结果表明：这4个MaCHS基因长度均为1 200 bp左右,均可以编码392个氨基酸,不存在任何信号肽,均属于非分泌蛋白。4个MaCHS的基因结构,保守基序高度相似,是查尔酮合成酶超家族成员。启动子中均含有与查尔酮合成酶调控功能相关的顺式作用元件,包括脱落酸响应元件(ABRE),MYB转录因子结合位点顺式元件,MYC转录因子结合位点顺式元件等。系统进化关系显示4个Ma...     

莲查尔酮合酶基因的克隆及序列分析

查尔酮合酶(chalconesynthase,CHS)是植物花色素苷等类黄酮化合物生物合成途径中的一个关键酶,而这些类黄酮化合物在花瓣中的含量可以改变花的颜色,所以CHS在植物中的表达量直接影响花的颜色。用RT-PCR方法,从中国莲(Nelumbonucifera)幼叶RNA中成功扩增出chs外显子2的部分序列,经克隆测序,得到长度在844bp￣936bp的序列共7个,编码282￣312个氨基酸。在GenBank中与黑核桃,山茶花,红杜鹃等其它物种CHS进行比较,其核苷酸序列相似性为82%￣83%,氨基酸序列相似性为86%￣97%。莲chs的成功克隆为莲的花卉基因工程研究等打下了良好的基础。     

番茄GAPDH基因家族的鉴定及其在GSNO调控番茄盐胁迫中的响应

GAPDH (甘油醛-3-磷酸脱氢酶)是糖酵解过程中的关键酶,在植物的生长发育以及抗逆反应中起重要作用。为了进一步研究番茄GAPDH基因的功能。利用HMMER、NCBI-CDD和SMART在番茄全基因组水平上共鉴定了13个GAPDH基因。氨基酸数量在38～496之间;理论等电点在5.24～9.82之间;分子量在4.05～53.11之间;主结构域结果预测表明磷酸化的SIGAPDH蛋白都含有Gp-dh-N和Gp-dh-C两个保守的结构域,非磷酸化的SIGAPDH11含有Aldedh结构域。基因结构预测显示内含子数在4～13之间变化;系统发育树将SIGAPDH分为4个亚家族。13个GAPDH基因位于不同的染色体上,其中5号染色体上分布最多。motif结果表明,同一亚组的SIGAPDH成员通常有相似的基序。SIGAPDH顺式作用元件分为应激反应、激素反应性、光反应性和MYB结合位点4个主要亚组。盐胁迫情况下SIGAPDH4、SIGAPDH8、SIGAPDH11上调幅度显著。施用GSNO后,SIGAPDH3、SIGAPDH8、SIGAPDH11明显上调,施用PTIO后SIGAPDH3、SIGAP...     

番茄WRKY转录因子in silico鉴定及表达分析

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,对植物的生长发育具有重要调控作用。本研究利用番茄全基因组测序结果鉴定了WRKY基因,分析了其系统发育关系,内含子-外显子结构,染色体上的分布及其表达方式。研究表明:番茄中存在81个WRKY转录因子,分为三类(Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ),第Ⅰ和Ⅱ类分别细分为2和5个亚类,这些基因不均匀分布在番茄的11条染色体上;基因结构分析表明番茄WRKY转录因子进化过程中可能发生内含子的缺失/获得事件;不同芯片表达分析表明WRKY基因不仅参与了番茄根、子叶和真叶等不同组织类型的生长发育,而且还参与了一些生物胁迫(盐)和非生物胁迫(真菌激活子)的反应。     

丹参BZR基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

油菜素内酯(brassinosteroid, BR)是一类植物类固醇激素,除了具有生长调节作用外,还具有抗逆功能。BZR (BRASSINAZOLE-RESISTANT)转录因子是油菜素内酯信号转导途径中的调节剂,对植物生长和抵抗环境刺激起着至关重要的作用。本研究对丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge) BZR成员的全基因组进行鉴定,鉴定得到6个成员。通过一系列生物信息学分析对它们的基因结构、进化关系、保守基序、顺式作用元件和茉莉酸甲酯胁迫的转录表达情况等进行了表征。基因结构分析表明同一亚类中各成员的基因结构特征相似;通过系统进化分析,将6个丹参BZR基因被分为两类;保守基序分析表明SmBZR蛋白的N末端均含有BZR基因家族的特征性序列;顺式作用元件分析表明SmBZR基因的上游序列含有丰富的与光响应、逆境胁迫响应,植物激素响应和生长发育相关的元件;基于已发表的转录组数据对丹参BZR基因的表达情况分析表明它们可能受茉莉酸甲酯调控。本研究为深入了解丹参BZR基因家族提供了一定的参考价值。     

番茄RAV基因家族鉴定及生物信息学分析

RAV (Related to ABI3/VP1)基因是植物特有的转录因子,在调控胁迫响应和生长发育等过程中起着重要作用。为了明确番茄RAV基因家族成员并为其功能研究奠定基础,本研究在番茄全基因组范围内鉴定了RAV基因并对其进行系统的生物信息学分析。结果表明,番茄中有9个RAV家族基因,可以分为4个分支且同一分支内的基因结构和结构域相对保守。番茄、水稻和拟南芥RAV基因的同源进化关系、基因结构和保守基序分析结果表明,3个物种中的RAV基因的进化相对保守,预示着其功能的相似性。共线性分析结果表明,片段复制事件对番茄RAV基因家族的进化和扩张起着重要作用。与水稻RAV基因相比,番茄和拟南芥的RAV基因的进化关系更近。顺式作用元件分析表明,番茄RAV可能通过参与激素代谢参与逆境胁迫和生长发育等生物学过程。本研究结果揭示了番茄、拟南芥和水稻RAV基因的同源进化关系和番茄RAV基因的潜在功能,为进一步研究番茄RAV基因的生物学功能提供理论基础。     

番茄Trihelix基因家族生物信息学分析

Trihelix家族在植物生长发育和应对非生物胁迫中具有关键的作用。为明确Trihelix家族成员的基本特征,本研究运用生物信息学方法在番茄全基因组数据库中鉴定出36个Trihelix家族成员。利用生物软件对番茄Trihelix家族成员进行全面的分析,包括理化性质分析、亚细胞定位、二级结构分析、三级结构预测、启动子顺式作用元件预测、组织特异性分析。根据亲缘关系分为6个亚家族,基于MEME进行的保守基序分析与聚类分析具有一致性。研究初步解析番茄Trihelix家族成员的结构与功能,为进一步明确番茄Trihelix家族转录因子的系统发育和生物学功能提供基础。     

番茄MYB44基因生物信息学及亚细胞定位分析

旨在分析SlMYB44基因的生物学功能,为其抗冷害作用机制提供科学依据.本文以俄罗斯栽培番茄Bolgogragsky为材料,根据转录组测序结果,筛选出差异表达基因SlMYB44作为研究对象.运用多种生物信息学数据库分析了番茄SlMYB44基因的保守结构域、亲疏水性、信号肽以及启动子顺式作用元件.并且构建了pMDC43-...     

广藿香法呢基焦磷酸合成酶基因(FPS)的克隆及生物信息学分析

为进一步阐明广藿香(Pogostemon cablin (Blanco) Benth.)中百秋李醇(Patchouli alcohol)生物合成的分子调控机制,本研究采用RT-PCR技术从广藿香叶片中克隆得到法呢基焦磷酸合成酶(farnesyl diphosphate synthase) FPS基因,并通过qRT-PCR技术分析FPS基因在广藿香幼苗期(扦插后60 d)与成熟期(扦插后240 d)叶片中的相对表达量。对克隆得到的广藿香FPS基因进行生物信息学分析,序列片段长为1 177 bp,其中包含1个长度为1 050 bp的开放阅读框,编码由349个氨基酸残基构成的蛋白质,与其它已知FPS氨基酸序列的唇形科植物一致性高达93.10%,与已知的米团花(Leucosceptrum canum Smith) FPS蛋白亲缘关系最近。预测FPS蛋白质分子质量约为40.09 kD,理论等电点(pI)为5.34,推测其为亲水性蛋白,无跨膜区且不含信号肽,属于类异戊二烯生物合成家族。qRT-PCR结果表明FPS基因在成熟期叶片中表达量高于幼苗期,与转录组数据分析结果一致。本研究结果为进一步研究FPS基因在广藿香中的应用,探究广藿香中百秋李醇生物合成途径中关键酶的表达模式及通过调控百秋李醇生物合成提高广藿香挥发油中有效成分含量提供了理论依据。     

基于全基因组牛樟芝中萜烯合成酶的鉴定与表达分析

萜烯合成酶(terpene synthases, TPS)是一类异戊二烯环化酶,是真菌萜类化合物生物合成的关键酶之一。为深入了解牛樟芝的萜烯合成酶基因功能,本研究利用BLAST比对获得14个牛樟芝萜烯合成酶(AcTPS)基因,并通过生物信息学方法对其产物蛋白进行功能预测,利用半定量PCR分析不同碳氮源培养基对牛樟芝萜烯合成酶基因表达的影响。结果表明,14个AcTPS蛋白的氨基酸数量为317～2 693个;理论等电点平均pI值为5.96,有6个蛋白(AcTPS6, Ac TPS9, AcTPS10, AcTPS11, AcTPS13, AcTPS14)不稳定系数>40,均为不稳定蛋白;AcTPS12脂肪系数>100,为疏水性蛋白。基因表达谱数据显示,10个牛樟芝萜烯合成酶有6个基因在不同培养基上表达量差异显著,其中AcTPS7只在葡萄糖和土豆蛋白胨培养基中表达,AcTPS10在葡萄糖培养基的表达量高,AcTPS3、AcTPS8及AcTPS6在番茄浸粉培养基中表达量显著,AcTPS2在麦芽浸粉培养基中表达量较高,推测不同培养基能够调控牛樟芝萜烯合成酶的表达。本研究结果为深入研究...