聚乙二醇胁迫下茶树咖啡碱合成酶基因的差异表达

应用荧光定量PCR的方法对茶树咖啡碱合成酶基因在PEG胁迫下的表达情况进行分析.结果显示,与对照相比,PEG胁迫下咖啡碱合成酶基因表达量随着胁迫时间延长呈现出先升高后降低的变化特点,胁迫的12h内表达量明显上调,胁迫6h表达量最大,之后明显下降,相对表达量变化范围为0.13～10.97.     

茶树咖啡碱合成酶基因cDNA在烟草中的表达

为了在烟草中合成咖啡碱,将咖啡碱合成酶(Tea caffeine synthase,TCS)基因cDNA全序列克隆到双元载体pBI121中,通过农杆菌叶盘转化法将TCS基因成功转入烟草,结果得到72株转基因烟草植株。对其中3株转基因植株进行PCR检测和PCR-Southern检测,证实TCS基因已整合到基因组中;RT-PCR和Northern分析显示,TCS在这些植株中均能正常转录。用从转基因植株中提取的粗酶液进行体外酶促反应,能催化7-甲基黄嘌呤和可可碱向咖啡碱的转变,由此表明,转基因烟草植株中能产生具有正常生物学活性的TCS,但从3株转基因烟草中均未检测到咖啡碱。     

不同植物黄酮醇合成酶FLS的生物信息学分析

采用生物信息学方法和工具分析19种不同植物中的黄酮醇合成酶基因的核苷酸序列及编码氨基酸序列,对其理化特性、功能结构域、亲/疏水性、二级结构、信号肽、跨膜结构域以及分子系统进化关系等进行预测和推断,并构建分子进化树。结果表明,不同植物FLS基因的开放阅读框全长在1.0 kb左右,编码蛋白含330余个氨基酸,呈酸性,是一个没有任何信号肽、转运肽和跨膜结构域的亲水性蛋白。不同植物FLS氨基酸序列包含有黄酮醇合成酶功能域,而且琢-螺旋和不规则盘绕是其蛋白质二级结构的最大量结构元件。19个植物FLS在分子进化树中主要聚成3小支,来源于同科植物的FLS首先聚在一起,再与其他物种FLS聚在一起,进化分析在一定程度上反映了这些物种FLS的进化关系。     

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。     

21种植物八氢番茄红素合成酶的生物信息学分析

[目的]对番茄等21种植物的八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)进行生物信息学分析,为研究植物八氢番茄红素合成酶的结构与功能分析奠定基础.[方法]采用Blast、ProtParam和SignalP等生物信息学软件,对番茄、拟南芥、辣椒和胡萝卜等21种植物PSY的理化性质、蛋白结构和系统发生树等进行分析.[结果]21种植物PSY氨基酸不存在信号肽,不具有跨膜结构,推测PSY可能定位于细胞质叶绿体中发挥功能,二级结构由α螺旋、无规则卷曲和延伸链等结构元件组成.[结论]PSY蛋白为较不稳定亲水性蛋白,亚细胞定位于叶绿体上.不经过跨膜转运,而是直接在细胞质基质中形成.     

茶树咖啡碱合成酶基因稀有等位变异TCS1g的筛选、克隆及功能

【目的】茶树咖啡碱合成酶1（TCS1）是山茶属（Camellia）茶组植物咖啡碱合成的关键酶,TCS1具有丰富的等位变异。从我国丰富的茶树种质资源中发掘TCS1稀有等位变异并研究其功能,深入解析茶树咖啡碱合成机制,为低咖啡碱育种提供新的基因资源。【方法】利用特异引物TCS1P InDel F/R对673份茶树资源中的TCS1等位变异进行鉴定;使用引物TCS1cDNAF/R,从含有新稀有等位变异的茶树资源中克隆基因的cDNA全长序列;利用生物信息学、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和原核表达等方法研究新发现稀有等位基因的功能。【结果】在部分大理茶（C. taliensis）资源中鉴定到一个新的TCS1稀有等位变异,命名为TCS1g。从大理茶资源‘龙陵17’（LL17,含有的TCS1等位变异为TCS1a和TCS1g）中克隆了TCS1g。TCS1g的编码区序列全长为1 098 bp,编码365个氨基酸,编码蛋白的分子量和理论等电点分别为40.9 kD和5.1。序列比对结果表明,TCS1g与TCS1a、TCS1b、TCS1c、TCS1d、TCS1e、TCS1f的相似度在94.1%—99.2%;与具有可可碱合成酶活性（TS）的TCS1b和TCS1c编码蛋白序列相似度均大于96.7%,而与同时具有TS和咖啡碱合成酶（CS）活性的TCS1a、TCS1d、TCS1e、TCS1f相似度都小于95.4%,且TCS1g第221位氨基酸残基与TCS1b、TCS1c同为组氨酸（His）,而TCS1a、TCS1d、TCS1e、TCS1f为精氨酸（Arg）。第221位氨基酸残基位于TCS1g蛋白活性中心,该位点的突变（His突变为Arg）,可以导致TCS1g的等电点（5.05变为5.06）和亲水性（-0.119变为-0.123）发生改变。此外,5′上游调控区域的比对结果显示TCS1g、TCS1b、TCS1c起始密码子（ATG）比TCS1a、TCS1d、TCS1e、TCS1f延后了15 bp。原核表达发现TCS1g具有TS活性,活性为44.3 pkat/mg,但未检测到CS活性。qRT-PCR的结果表明LL17中等位变异TCS1g有表达。LL17的咖啡碱和可可碱的含量分别为40.3 mg·g ^-1和5.4 mg·g ^-1。 【结论】鉴定并克隆了一个新的TCS1稀有等位变异TCS1g,其在LL17中具有一定的表达水平,且其表达蛋白具有TS活性,而未检测到CS活性;推测决定TCS1g仅具有TS活性的关键位点是第221位氨基酸残基。     

石榴查尔酮合成酶蛋白的生物信息学分析

本研究用生物信息学方法对石榴及其他19个物种CHS蛋白的系统进化和motif元件进行分析,重点预测分析石榴、巨桉和拟南芥CHS蛋白的理化性质、氨基酸组成、磷酸化位点和二级结构。结果表明,石榴与巨桉亲缘关系最近,与拟南芥最远。石榴、巨桉和拟南芥CHS蛋白由20种氨基酸组成,数量和比例存在差异,石榴和拟南芥中亮氨酸数量最多,巨桉中丙氨酸最多;存在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸3个磷酸化结合位点,多数发生在苏氨酸和丝氨酸位置上;二级结构由α-螺旋、延伸链、无规则卷曲和β-转角构成,α-螺旋和无规则卷曲占比较高。在20个物种CHS蛋白的motif元件中,石榴CHS蛋白motif数量和位置与巨桉完全一致,与大多数物种相似,与拟南芥差异较大。本研究结果可为深入研究CHS生物学功能及其调控石榴果实呈色的机理提供理论依据。     

杉木天冬酰胺合成酶基因的克隆与生物信息学分析

为了解杉木天冬酰胺合成酶基因(ASN)的相关信息,以杉木组培苗105为材料,克隆获得杉木ASN3基因,该基因为一个完整的开放阅读框,共编码231个氨基酸,生物信息学分析显示:ASN3基因编码蛋白为不含卷曲螺旋结构和信号肽的非跨膜稳定亲水蛋白,定位于微体(过氧化物酶体),具有多样的磷酸化位点,其中丝氨酸15个,苏氨酸7个,酪氨酸3个,其二级及三级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋组成。     

铁皮石斛纤维素合成酶超级基因家族生物信息学分析

纤维素合成酶超级基因家族是植物体纤维素合成的重要基因。为研究铁皮石斛纤维素合成酶和类纤维素合成酶基因(CESA/CSL)家族的功能,利用从铁皮石斛转录组中鉴定出的32个在茎中高表达量的纤维素合成酶超级基因家族成员为研究对象,使用MEGA 5.0、GSDS、SMART、TMHMM、WoLF PSORT等软件对其构建系统进化树,并对基因结构及蛋白质保守结构域、跨膜结构和亚细胞定位等进行综合分析。结果显示,CESA/CSL基因在铁皮石斛不同组织中表达的数目和表达量均不同,具有组织表达特异性。铁皮石斛茎中表达量较高的CESA/CSL基因家族可分为6个亚族,外显子数目1～21个。CESA/CSL基因编码的蛋白质保守性较强,除CSLA亚族外,其余亚族均含有该基因家族的保守结构域Cellulose synthase。CESA/CSL蛋白主要分布于质膜上,大部分具有跨膜结构域。     

汉中黑稻花青素合成酶基因克隆及生物信息学分析

花青素合成酶(Anthocyanidin Synthase,ANS)是植物花青苷生物合成途径末端的关键酶,催化无色花色素到有色花色素的转变。为研究汉中黑稻的ANS多样性及起源,采用克隆测序的方法对汉中7种品种黑稻的ANS基因序列进行分析。采用生物信息学方法,对该基因序列进行对比,并构建系统进化树和同源树,对其编码蛋白从基本理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、信号肽、导肽、二级结构和三级结构等方面进行预测和分析。结果表明7种汉中黑稻存在黑稻1、黑稻2两种基因序列,开放阅读框均为1 128bp,编码375个氨基酸。进化树表明黑稻1和黑稻2与籼稻、粳稻、浦竹仔、小麦等禾本科植物较近的亲缘关系,同源性分析表明黑稻1和黑稻2与籼稻等植物的ANS具有高度的同源性。氨基酸序列比对发现黑稻1和黑稻2仅有326位氨基酸不同。黑稻1的ANS蛋白含有2OG-FeⅡ_Oxy加氧酶的保守结构域。ANS蛋白三级结构预测,发现黑稻1和籼稻存在差异,推测ANS可能是花青苷合成中起重要作用的关键酶。这些结果表明ANS基因是一个古老的基因,可以作为种属鉴定的参考基因,可能是影响黑稻花青苷生物合成的主要基因之一。     

香蕉柠檬酸合酶基因MaGCS的克隆及生物信息学分析

采用RACE-PCR的方法首次在香蕉中获得一个柠檬酸合酶基因的cDNA序列。经序列测定和Blastx比对分析表明,该eDNA全长1885bp,编码513个氨基酸残基,具有植物柠檬酸合酶基因的特征结构域,并与其他植物来源的乙醛酸循环体的柠檬酸合酶具有很高的序列相似性,将其命名为MaGCS（Musa glyoxysomal citrate synthase）,并对其进行生物信息学分析,初步预测其理化性质及功能等。     

茶树咖啡碱合酶cDNA在大肠杆菌中的表达

通过RT-PCR法扩增出茶树咖啡碱合酶(TCS)cDNA编码区全序列，并将其克隆到表达载体pET32a( )中，得到重组质粒pET-TCS，在表达宿主菌B121trxB(DE3)中高效表达，产生相对分子质量约为62000的融合蛋白。该融合蛋白包括112个氨基酸残基的硫氧还原蛋白及370个氨基酸残基的茶树TCS蛋白。实验结果表明，随着诱导时间的延长，表达的融合蛋白产量逐渐增加，表达蛋白总量最高可达到菌体总蛋白的39．14％；在15、25和37℃ 3个不同的诱导温度下，均能诱导产生融合蛋白，而且产生的总量及其可溶性部分所占比例均随诱导温度升高而增加；在菌体的各个部位中，融合蛋白主要在细胞质中以可溶的形式进行表达，有少量在外周质中表达或以包涵体形式在细胞质中表达。另外，体外酶促反应表明，表达的融合蛋白能催化可可碱甲基化生成咖啡碱，具有正常的生物学活性。     

茶树CHS基因结构及编码区单核苷酸多态性分析

【目的】通过试验获得茶树CHS基因（CsCHS）gDNA序列,以进一步确定CsCHS基因结构;研究CsCHS编码区单核苷酸多态性,并结合茶树多酚含量进行关联分析,寻找基因中可能存在的与茶多酚含量存在显著或极显著相关关系的SNP位点。【方法】根据NCBI数据库中已有CsCHS序列设计特异性引物,再分别以基因组DNA和cDNA为模板进行PCR扩增,经克隆、测序获得CsCHS1、CsCHS2、CsCHS3三个基因的gDNA和cDNA全长序列,通过序列比对方法确定CsCHS结构。利用Compute pI/Mw、SOPMA等软件对所得序列进行生物信息学分析,预测和比较CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3三者蛋白质结构。以茶多酚含量差异较大的57份茶树品种为材料,分别以57份材料的cDNA为模板,用特异性引物进行PCR扩增,然后利用PCR产物直接测序法筛查CsCHS编码区序列的单核苷酸多态性。结合CsCHS编码区序列单核苷酸多态性和57份材料多酚含量,利用软件TASSEL进行关联分析,筛选基因中可能与茶多酚含量存在显著或极显著相关关系的SNP位点。【结果】试验获得CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3的cDNA序列长度分别为1 277、1 320和1 242 bp,各自均包含一个长度为1 170 bp的开放阅读框;CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3的gDNA序列长度分别为1 600、1 330和1 607 bp。通过gDNA序列和cDAN序列比对,结合真核生物内含子GT-AG法则,确定CsCHS1、CsCHS3分别包含2个外显子和1个内含子,内含子大小分别为323和356 bp,CsCHS2可能没有内含子。根据CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3 cDNA序列推导三者对应氨基酸序列,比较三条氨基酸序列发现三者氨基酸同源性较高,达到92.6%-95.4%,CHS蛋白亚家族中的特征性保守位点在这三条序列中都能找到,生物信息学分析结果显示CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3三者蛋白质结构高度相似。CsCHS1编码区序列中共发现71个SNP位点,SNP出现频率为1SNP/16.48 bp,无Indel,基因核苷酸多样性（π）值为0.01088;CsCHS2编码区序列中共发现55个SNP位点,SNP出现频率分别为1SNP/21.27 bp,CsCHS2核苷酸多样性（π）值（0.00530）明显低于CsCHS1;因扩增CsCHS3 cDNA序列的PCR反应成功率低,未对该基因遗传多样性进行分析。通过关联分析分别从CsCHS1和CsCHS2中找到2个和4个与茶叶多酚含量相关的SNP位点。【结论】CsCHS1和CsCHS3属于保守型CHS基因,且CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3蛋白质结构高度相似,推测三者可能在茶树的不同部位或不同生长阶段发挥类似作用;CsCHS1和CsCHS2活跃,二者编码区内可能存在突变热点区。     

不同茶树品种化学成分与红碎茶品质关系的研究

用高效液相色谱法分析了６个茶树品种鲜叶样品的儿茶素类、咖啡碱、没食子酸含量和红碎茶茶黄素类（ＴＦｓ）的组成及其与红碎茶品质之间的关系。结果表明，茶黄素（ＴＬ，Ｘ＿１）、茶黄素－３－没食子酸酯（ＴＦ３Ｇ，Ｘ＿２）和茶黄素－３．３′双没食子酸酯（ＴＦ３．３’ＤＧ，Ｘ＿３）的ＨＰＬＣ峰面积（１×１０￣５ｍｍ￣２）与红碎茶感官审评品质总分（Ｙ＿（ｔｏｔａｌ），分）和滋味得分（Ｙ＿（ｔｓｔｅ））分）之间存在显著的（Ｐ＜０．０５）三元线性回归关系。主成分分析结果表明，茶树品种鲜叶的咖啡碱与（一）ＥＧＣ，（一）ＥＧＣ与（＋）ＥＣ和（＋）ｃ含量分别具有较高相关性，因此，咖啡碱、（一）ＥＣＧ，（一）ＥＧＣＧ含量分别作为第一、二、三主成分或综合因子，可以较好地反映茶树品种鲜叶形成ＴＦｓ以及红碎茶品质的潜力．     

‘玉翠’绿茶在湖北、贵州、广东三省的性状鉴定

对玉翠引种到湖北武汉、贵州湄潭、广东英德等地后的种植成活率、芽梢特性、鲜叶产量、适制性、抗性等性状进行鉴定,经多年多点的试种鉴定表明：玉翠的种植成活率在英德、武汉点比对照高,湄潭点比对照低;发芽期在3点均比对照略迟;芽梢密度在英德、武汉点比对照稀,湄潭点与对照相当;鲜叶产量在英德、武汉点比对照高,湄潭点比对照低;制绿茶品质英德点与对照相当,武汉、湄潭点比对照略低;抗旱、抗寒性强。较适宜在广东、湖北、贵州等绿茶区推广种植。     

31种药用植物HMGR蛋白的生物信息学分析

利用生物信息学方法对大戟(Euphorbia pekinensis)、曼地亚红豆杉(Taxus media)、球药隔重楼(Paris fargesii)等31种药用植物HMGR蛋白质的理化性质、亲/疏水性、跨膜结构、蛋白质二级结构、信号肽等进行预测和分析。结果表明,31种药用植物HMGR蛋白氨基酸残基数量大部分在500~600 aa之间;大多数定位于质膜上;分子质量在58~65 ku之间;主要富含Gly、Ala、Leu、Ser和Val等氨基酸。HMGR蛋白具有一定的亲水性,含有两个跨膜结构域,均不具有信号肽,二级结构的主要构件为α-螺旋和不规则卷曲。曼地亚红豆杉、罗汉果、假马齿苋、苍术、秦艽、土沉香、丹参、银杏、黄花蒿HMGR蛋白为稳定蛋白,而其余均为较不稳定蛋白。同源性分析表明,除了灵芝以外,其他植物均聚集在同一枝上,药用植物HMGR蛋白有较高的保守性。     

小果野蕉microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

通过基于表达序列标签（EST）、基因组勘测序列（GSS）和高通量测序基因组序列（HTGS）的同源序列比对搜索,以及一系列的标准筛选,最终预测到属于8个家族的10条小果野蕉miRNAs。在线软件psRNATarget预测到24对miRNAs与靶基因的互作,这些靶基因主要参与小果野蕉的新陈代谢、生长发育以及胁迫响应等过程。     

正交试验法从茶叶中提取咖啡因的工艺研究

从茶叶中提取天然咖啡因,以乙醇作为溶剂,利用正交试验法探究了料液比、超声时间、浸提温度、浸提时间、乙醇的浓度对产率的影响。试验结果表明,其最佳条件为:料液比为1∶18,超声时间为5 min,浸提温度为70℃,浸提时间为60 min,乙醇浓度为85%,咖啡因的提取产率可达3.74%。方法简单,易于操作,同时产品产率高、纯度好。