陆地棉盐胁迫应答基因GhPEAMT1的克隆及功能分析

[目的]磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferse,PEAMT)是植物磷酸胆碱合成的关键酶,而磷酸胆碱是可以增强植物抗性的甘氨酸甜菜碱合成底物胆碱的前体.通过对陆地棉磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因(GhPEAMT1)的克隆、表达模式分析,以及功能验证,探究GhP...     

水分胁迫下斑茅3个逆境代谢相关基因表达的实时PCR分析

【研究目的】初步探讨斑茅3个关键逆境适应相关基因在水分胁迫下的表达机制。【方法】已克隆S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶、甜菜碱脱氢酶3个基因和内参基因的基础上,应用定量PCR技术,对这3个基因在不同胁迫时间下的表达水平进行分析。【结果】斑茅的S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶基因、甜菜碱脱氢酶基因表达在初期均受抑制,后期表达持续上调,但甜菜碱脱氢酶基因受水分诱导表达较前两个基因明显。【结论】这可能暗示着在斑茅中,脯胺酸和甜菜碱的合成受水分胁迫诱导,而甜菜碱的合成相对脯胺酸和多胺受水分胁迫诱导影响更大。这些研究为斑茅抗旱的分子机制提供初步的理论基础。     

植物甘氨酸甜菜碱与耐盐性

非生物胁迫尤其是水盐胁迫一直是影响农业生产的关键因素,培育耐盐耐寒新品种也一直是生物育种的研究方向,甜菜碱作为一种小分子的非毒性渗透调节剂,是植物响应非生物胁迫的重要物质。综述了甘氨酸甜菜碱合成途径中的胆碱单加氧酶和甜菜碱醛脱氢酶这两种关键酶的分子生物学特性及其基因工程的最新研究进展。     

梭梭胆碱单氧化物酶基因(CMO)的cDNA克隆

甜菜碱被认为是在细胞中起着无毒渗透保护作用的细胞相溶性物质,广泛存在于植物、动物细胞中,高等植物中的甜菜碱生物合成是以胆碱为底物催化合成,即:胆碱→甜菜碱醛→甜菜碱,其中第一步是甜菜碱合成的限速反应,由胆碱单氧化物酶(CMO)催化.以梭梭为材料,提取总RNA,用RT-PCR法合成梭梭CMO的cDNA,约为821 bp,测序结果表明,该克隆包含一个完整的开放读码框,编码一个由262个氨基酸构成的多肽,通过BLAST进行同源性比较,发现此基因与菠菜和山菠菜中同源基因CMO的同源性为75%和82%,证明此基因为梭梭的CMO同源基因.     

植物甜菜碱合成相关酶及其基因工程研究进展

甜菜碱(Glybet)是植物体中起着无毒渗透保护作用的最主要的细胞相溶性物质,许多高等植物在干旱、盐碱和低温等不利环境下,在细胞中会积累大量甜菜碱,以维持细胞的正常膨压。综述了植物甜菜碱合成途径中磷酸乙醇胺N-甲基转移酶、胆碱单加氧酶和甜菜碱醛脱氢酶的分子生物学特性及其基因工程研究的最新进展。     

BADH基因表达特性的研究进展

非生物胁迫(高盐、干旱和低温等)是影响全球植物尤其是农作物生长发育的主要因素,造成农作物减产导致粮食短缺。近年来研究指出甜菜碱是某些植物的主要渗透调节物质,植物受到非生物胁迫时,细胞质中积累大量的甜菜碱以作为渗透调节剂维持细胞渗透平衡,维持细胞正常的生理功能。BADH是合成甜菜碱的关键酶,研究表明BADH基因是胁迫诱导基因,基于此,综述了BADH基因及其诱导型启动子的研究概况、基因表达的检测方法以及将BADH基因应用于抗逆基因工程的研究前景。     

蒺藜苜蓿MtPEAMT基因克隆及其序列比对分析

从蒺藜苜蓿中克隆得到磷酸乙醇胺甲基转移酶(PEAMT)的编码序列和启动子序列,通过序列对比,对蒺藜苜蓿、拟南芥、番茄等14种植物PEAMT的核苷酸序列及氨基酸序列进行分析.结果显示,蒺藜苜蓿与其他13种PEAMT的基因结构十分相似,除大豆PEAMT外,均含有12个外显子和11个内含子.14种PEAMT蛋白质长度为475～501个氨基酸,分子量为53.86～57.09 ku,等电点均小于7,为亲水性蛋白.14种PEAMT均无跨膜结构,无信号肽,均定位于细胞质.蒺藜苜蓿PAEMT在其N端和C端各有一个保守的甲基转移酶结构域,并包含4个SAM依赖性基序(I、p-I、II、III).14种植物PAEMT严格按照生物种属进行聚类,其中蒺藜苜蓿PEAMT和木豆PEAMT的亲缘关系最近.蒺藜苜蓿PEAMT易被蛋白激酶C、EGFR激酶、蛋白激酶A、cdc2等激酶磷酸化.蒺藜苜蓿与其他13种PEAMT的启动子区域均含有一些逆境响应元件和植物激素响应元件.综上所述,植物PEAMT在进化过程中十分保守,都具有响应植物非生物胁迫的特性.     

甜菜碱与植物抗逆性关系的研究进展

甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质,能够提高细胞的渗透调节能力,降低因渗透失水造成对细胞膜、酶及蛋白质结构与功能的伤害,在调节植物对环境胁迫的适应性,提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用.根据近年来植物内源甜菜碱的积累与作用机理,外源甜菜碱的作用以及甜菜碱合成途径相关基因工程等研究进展进行了综述,甜菜碱在提高植物的抗逆性研究方面具有广阔的应用前景.     

杜梨甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及非生物胁迫下的转录反应

盐胁迫是限制作物生长和产量的主要环境因素之一,它直接导致植物组织和细胞的水分丧失。为了防御细胞失水,植物积累渗透保护物质甘氨酸甜菜碱(Glycine betaine,GB)来维持植物细胞的渗透平衡[1]。植物GB合成以甜菜碱醛为底物,由甜菜碱醛脱氢酶(BADH)催化生成。不同植物BADH基因的mRNA转录水平均受到盐胁迫诱导上[2-5]     

茶树胆碱单加氧酶CsCMO的克隆及甜菜碱合成关键基因的表达分析

【目的】从茶树中克隆甜菜碱（GB）合成途径中的关键酶——胆碱单加氧酶CsCMO,研究不同逆境胁迫和不同抗寒茶树品种间GB合成中关键基因的表达模式,并分析茶树体内GB的含量,为茶树抗性育种奠定基础。【方法】采用反转录PCR结合RACE技术,从茶树中克隆CsCMO的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析,结合前期克隆得到的茶树甜菜碱醛脱氢酶CsBADH,用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法分析这2个基因的表达模式,紫外分光光度计测定GB含量。【结果】克隆得到茶树CsCMO（GenBank登录号：JX050146）的cDNA全长1 558 bp,包含1 305 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码434个氨基酸,并被定位在叶绿体上。氨基酸序列分析表明,CsCMO含有CMO中保守的Rieske型2Fe-2S结构域和单分子非血红素Fe结合位点,与其它植物CMO序列相似性在50%以上;进化树分析显示,它与枸杞的关系最近。qRT-PCR分析表明,4℃低温、NaCl盐和ABA处理均能诱导CsCMO和CsBADH表达,96 h内随着处理时间的增加,表达量呈增加趋势,但2个基因的表达模式有差异,盐胁迫诱导基因表达更显著;在不同抗寒品种中,2个基因的表达在抗性强的品种中表达量总体要高于抗性弱的品种,且CsBADH的变化比CsCMO的显著。3种胁迫处理48 h后,叶片中的GB含量均增加;低温处理后抗寒性强的品种中GB含量比抗寒性弱的高。【结论】克隆了茶树CsCMO,在低温、NaCl盐以及ABA处理下,GB积累,CsBADH和CsCMO上调表达,且盐胁迫下的表达更明显,表明GB与茶树抵御这3种胁迫关系密切。     

pCAMBIA2300-betA-BADH双价基因植物表达载体的构建

将载体pCAMBIA2300-35s-OCS进行改造,增加了酶切位点Sac Ⅰ,之后,PCR扩增编码胆碱脱氢酶(CDH)的基因并用Sma Ⅰ和Xba Ⅰ将其与改造后的pCAMBIA2300-35s-OCS连接,得到单价植物表达栽体p2300-gz-betA.再通过Sal Ⅰ、Hind Ⅲ、Sac Ⅰ等酶切位点将编码甜菜碱醛脱氧酶(BADH)的基因及其启动子和终止序列连接到栽体p2300-gz-betA上,最终得到pCAMBIA2300-betA-BADH双价植物表达载体,并将其导入根癌农杆菌GV3101和LBA4404.betA和BADH是编码甜菜碱合成途径的两个关键酶的基因(CDH和BADH),也是近年来研究较多的耐盐基因,其双价植物表达栽体应用于遗传转化后,有望进一步提高转基因植物的耐盐性.     

甜菜碱在盐生植物中的作用

甜菜碱是植物重要的有机渗透调节物质之一,甜菜碱合成酶基因被认为是最重要和最有希望的胁迫抗性基因之一.阐述了甜菜碱在盐生植物中的功能、基因工程操作现状,并展望了该领域的研究方向.     

甜菜碱与 L-肉碱生理及营养作用的比较

甜菜碱和L-肉碱是在畜禽生产中有重要功能的生物碱,并作为饲料添加剂在养殖过程中得到广泛使用,二者的生理及营养功能也有很多的相似之处。因此,在选择添加剂时,部分用户感觉难于在二者之间取舍。本文通过对甜菜碱和L-肉碱生理作用的比较,客观的阐述了两种生物碱作为饲料添加剂的生理及营养作用,以供用户参考。1甜菜碱及L-肉碱的生理作用1.1甜菜碱在生物体内,甜菜碱是由胆碱在线粒体内合成的。胆碱被甜菜碱氧化酶氧化成甜菜碱醛,甜菜碱醛进一步被甜菜碱醛脱氢酶氧化成甜菜碱。甜菜碱的生理作用主要是通过提供活性甲基来完成的。第一,甜菜…     

魚类饲料中甜菜碱和游离氨基酸的作用

人们很少知道甜菜碱或三甲基甘氨酸是饲料组分,尽管它存在于大多数生物有机体内。化学上,甜菜碱与甘氨酸相关,而且也参与其它氨基酸(如蛋氨酸)的合成。事实上,通常加入动物用饲料中的胆碱,在细胞内为了蛋氨酸合成而转化为甜菜碱。一些海洋无脊椎动物体内含有高浓度的甜菜碱,例如,虾类2.5～9.5,而软体动物为5.2～     

甜菜碱对猪生长性能、体脂含量的影响及其机理探讨

甜菜碱是一种天然化合物，其无毒、无害、性质稳定，且在动物蛋白质和脂肪代谢中起着非常重要的作用。甜菜碱为脂肪代谢提供甲基，参与磷脂合成，促进肝脂迁移，抑制脂肪肝的形成；参与磷脂酰胆碱的合成，影响血液脂蛋白浓度；提高肌肉和肝脏中肉碱的含量，促进脂肪酸氧化，从而使动物肉产品的脂肪含量降低，瘦肉率提高，肉质较松，风味更好。甜菜碱可以替代用于甲基供体的蛋氨酸和胆碱，以保证蛋白质和神经递质的合成，提高猪的生长性能。     

菠菜胆碱单氧化酶(CMO)基因的克隆及在大肠杆菌中的诱导表达

甘氨酸甜菜碱是一种非毒性的渗透调节物质 ,在植物体内是以胆碱为底物 ,经两步氧化而合成的 .菠菜中 ,催化第一步反应的酶为胆碱单氧化酶 (CholineMonooxygenase ,CMO) .为了研究胆碱单氧化酶基因的功能以及转基因植物的抗逆能力 ,在 30 0mmol L高盐浓度 (n(NaCl)∶n(CaCl2 ) =5 7∶1)的条件下 ,作者分离纯化了菠菜mRNA ,经RT PCR得到全长 (1.3kb)胆碱单氧化酶 (CMO)cDNA ,与已经报道的基因序列相比较 ,同源性为 99% .根据其核苷酸序列推导得到了氨基酸序列 .将PCR纯化产物与pET 30a+ 连接 ,构建了重组表达载体pETCMO ,并转化到大肠杆菌BL2 1(DE3) ,经IPTG诱导获得高效表达 .     

甜菜碱与植物抗逆性关系之研究进展

甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质,在调节植物对环境胁迫的适应性,提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用。本文综述了近几年来甜菜碱与植物抗逆境（水分、盐、温度、离子等）胁迫的关系和甜菜碱合成酶基因的转化在植物抗逆性中的作用等方面的最新研究进展,并指出了存在的问题和发展趋势。     

干旱胁迫下沙棘CMO基因的时空表达模式与蛋白结构预测

CMO基因是沙棘体内甜菜碱合成过程中的关键性基因,对植物体抗旱起着重要作用。以青海野生中国沙棘的根、茎、叶为试验材料,对沙棘CMO基因及其全长序列进行克隆,并进行生物信息学分析,在此基础上对不同程度干旱胁迫下沙棘不同组织部位CMO基因的时空表达模式进行研究。结果表明,沙棘CMO基因全长1 566 bp, ORF长1 364 bp,编码454个氨基酸,分子量为51.41 ku,等电点为6.78;CMO蛋白亚细胞定位于叶绿体,无信号肽,蛋白二级结构主要为无规则卷曲;CMO蛋白具有多个多种类型的功能位点,为蛋白功能的实现提供了保障;此外CMO蛋白的亲水性较强,无跨膜螺旋区;CMO蛋白三维结构由α螺旋、β折叠和无规则卷曲互相盘绕而成;时空表达模式研究表明沙棘CMO基因的表达明显受到干旱胁迫的影响,CMO基因的表达量随胁迫时间的延长而整体呈逐步升高的趋势,直至胁迫末期或复水后才有所降低;CMO基因在沙棘不同组织部位中的表达有一定的差异,表达量大小为根>叶>茎。通过对沙棘CMO基因的研究分析,以期为提高沙棘抗旱性及植物CMO基因的深入研究提供参考意义。     

甜菜碱在提高烟草抗逆性中的作用

甜菜碱(GB)是植物在胁迫下积累的一种渗透保护剂。介绍了甜菜碱在植物中的作用机理,以及高盐度、干旱、高温、低温和重金属逆境下添加外源甜菜碱或转甜菜碱基因对烟草内部相关变化的研究进展,旨在为甜菜碱增强烟草抗逆性和提高品质、产量提供参考。     

拟南芥硫苷生物合成相关基因的组织和胁迫诱导表达谱的全基因组分析

【目的】分析拟南芥中硫代葡萄糖苷（Glucosinolatcs,简称硫苷）生物合成相关基因在不同组织器官、不同发育时期及不同生物和非生物胁迫处理条件下的表达谱,为筛选控制硫苷合成的关键基因、解析硫苷的生物合成规律及其在植物抗逆胁迫过程中的作用奠定基础。【方法】利用AtGenExpress和PLEXdb中的10组表达谱芯片数据和2组转录组数据分析拟南芥中硫苷生物合成途径82个结构基因和调控基因的时空表达特性及其受生物和非生物胁迫的表达模式;采用Real-time PCR技术对10个硫苷合成途径的关键结构基因和调控基因的表达谱进行验证;并利用STRING v10软件分析硫苷生物合成途径相关基因的表达模式的相关性。【结果】组织表达特性分析结果表明,拟南芥硫苷生物合成相关基因在营养器官和生殖器官中的表达模式差异较大,相关基因在营养器官中具有较高的表达量,在生殖器官中的表达量则较低,表明硫苷主要在营养组织中合成;其中脂肪族硫苷合成相关基因在茎、叶等地上营养组织中的表达量较高,而吲哚族硫苷合成相关基因则在根、茎、叶等地上和地下组织中均有较高的表达,且基因在同一组织的不同发育时期的表达量通常具有差异,表明基因的表达还具有时空特异性;荧光定量PCR分析结果证明10个硫苷合成途径代表基因的表达谱与芯片数据的结果保持一致;胁迫表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成相关基因的表达均受到部分生物和非生物胁迫因子的诱导表达,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到丁香假单胞杆菌（Pseudomonas syringae）、甘蓝链格孢菌（Alternaria brassicicola）、桃蚜（Myzus persicae）等生物和低温（4℃）、高盐、高温（38℃）等非生物胁迫因子的诱导表达;共表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成分支途径内相关调控基因与结构基因的表达模式的相关性较高。【结论】拟南芥硫苷生物合成相关基因主要在营养组织中高表达,在种子中低表达;植物中存在一个硫苷转运系统,负责将营养组织中合成的硫苷转运到种子中贮藏;硫苷合成相关基因的表达受到病原菌、虫害、高温等逆境因子的影响,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到生物和非生物胁迫因子的诱导表达,说明吲哚族硫苷可能对植物抗性更为重要。