乙烯生物合成途径中的两个关键酶基因的研究进展

本文对植物激素乙烯生物合成途径中的两个关键酶基因即ACC合成酶基因(ACS)和ACC氧化酶基因(ACO)的克隆研究现状、表达及反馈调节等方面进行了评述。     

光温对叶菜型甘薯叶片花青素合成及相关酶基因表达的影响

为了研究光照和温度对紫叶甘薯叶片花青素合成的影响及其调控机制,以福菜薯23号为材料,分别用不同的温度和光质处理后测定叶片花青素含量及相关酶基因的表达量。结果表明,叶片花青素含量及其生物合成结构基因不呈线性正相关;高温对福菜薯23号叶片花青素合成具有抑制作用,主要是下游基因DFR和F3H的表达受到抑制;与白光相比,蓝光促进福菜薯23号叶片花青素的合成,红光抑制花青素合成,混合光差异不大,尽管老叶的花青素含量高于新叶,但新叶花青素生物合成基因4CL、CHS、DFR和F3H表达量高于老叶片。本研究结果对提高叶菜型甘薯花青素含量具有指导意义。     

蓝莓花青素的研究进展

花青素作为一种天然食用色素,与合成色素相比,具有安全性高,资源丰富,且具有一定的营养和药理作用等优点,已在食品、医药、化妆品等领域得到了广泛的应用.近年来,由于蓝莓富含花青素,逐渐成为国内外研究的热点.本文综述了蓝莓的概况、蓝莓花青素的基本结构及种类、提取纯化技术、稳定性及其生理功能的最新研究进展,以期为蓝莓产业化发展中的技术问题提供一定的参考.     

垄沟集雨覆盖对旱作马铃薯块茎淀粉合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积的影响

为探讨垄沟集雨覆盖栽培对旱作马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积的影响,以马铃薯栽培品种青薯9号为材料,设置全膜双垄和地膜垄作覆盖栽培模式,以露地平播为对照,测定马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积指标.结果表明,从块茎发育全过程来看,全膜双垄和地膜垄作覆盖栽培马铃薯可溶性淀...     

黑膜覆盖对旱地马铃薯块茎淀粉积累和关键酶活性的影响

为探明宁南半干旱雨养农业区马铃薯块茎中淀粉和关键酶活性对黑色地覆盖膜的响应机理,在2016年和2017年以宁南山区马铃薯主栽品种青薯9号为材料,通过两年大田试验,研究了黑膜覆盖(BF)、白膜覆盖(WF)和不覆膜(NF)对马铃薯块茎中淀粉及其组分积累、淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明,与WF和NF相比,BF的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量分别增加11.37%~35.68%、8.56%~27.05%、8.33%~27.60%,淀粉积累速率提高13.80%~37.90%;BF、WF、NF条件下块茎ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、UDPG焦磷酸化酶(UGPase)、淀粉分支酶(SBE)、可溶性淀粉合酶(SSS)、束缚态淀粉合酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化,BF的淀粉合成关键酶活性明显高于WF和NF。与WF和NF相比,BF的AGPase活性分别增加12.81%和40.24%;UGPase活性分别增加15.34%和36.52%、SBE活性分别增加16.64%和44.17%、SSS活性分别增加13.69%和34.76%、GBSS活性分别增加15.75%和45.44%。BF产量较WF和NF分别提高14.54%和57.23%。相关分析表明,马铃薯块茎中直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量与AGPase、UGPase、SBE、SSS、GBSS活性在多数测定时期呈正相关(P<0.01)。因此,在干旱半干旱地区采用黑色地膜覆盖栽培能够通过影响淀粉合成关键酶,进而提高马铃薯块茎中的淀粉及其组分含量,最终影响马铃薯的产量。     

刺五加皂苷合成关键酶基因表达的半定量RT．PCR分析

根据己克隆的刺五加鲨烯合酶（squalene synthase,SS）、鲨烯环氧酶（squalene epoxidase,SE）和β-香树酯醇合成酶（B—amyrin synthase,bAS）基因序列信息设计引物,通过半定量RT-PCR分析了SS、阳和bAS基因在刺五加不同生长发育时期和不同器官中表达量的变化。结果表明,SS、SE和bAS基因在各生长发育时期和各器官中均有表达,但表达量差异显著（P〈0．05）,三者均在盛花期表达量最高,之后降低,进入果实成熟期后豁和bAS的表达量迅速回升,阳无显著变化。册和bAS在叶片和根中的表达量较高,舾表达量的最大值出现在叶片和幼茎中。刺五加SS、SE和hAS基因的表达间存在显著的正相关关系（P〈0．05）。研究结果为讲一步分析关锋酶基因对刺百加三萜皂苷生物合成的影响奠定了基础。     

甜菊醇糖苷生物合成途径关键酶基因KA13H的克隆及序列分析

本研究利用RT-PCR方法从甜叶菊叶片中分离了一个与甜菊醇糖苷生物合成密切相关的基因KA13H,对该基因的ORF、编码产物结构、同源性比对及次级结构等进行了生物信息学预测分析,同时初步分析该基因的组织表达和原核表达。经DNAMAN6.0软件分析,该基因编码一条分子量为54.476kD的由476个氨基酸残基组成的多肽,含有典型的细胞色素P450的血红素结合位点FXXGXXXCXG,TMPRED程序预测其C-端含有一个明显的跨膜区MIQVLTPILLFLIFFVFWKVY,是一个典型的细胞色素P450基因。推断的KA13H编码产物与其它生物合成相关细胞色素P450同源比对和系统发生分析表明,该蛋白与苜蓿(Medicago truncatula)CYP716A12和云杉(Sitka spruce)CYP720B1的一致性较高,分别为51%和46%,推测KA13H可能与CYP716A12和CYP720B1具有类似的功能。KA13H次级结构分析结果表明,KA13H与CYP74A2的一致性仅为15%,但是它们却有着类似的次级结构,都含有6个基质识别位点(SRSs)。半定量RT-PCR分析表明:KA13H在根、茎、叶和花中...     

昆虫几丁质酶的分类、功能分析、重组表达及酶学性质的研究进展

昆虫几丁质酶及其类似蛋白在昆虫生长和发育阶段起到重要调节作用。最近几年,运用新的生物技术对昆虫几丁质酶的结构,时空表达,和组织特异性表达以及生物学功能进行了深入研究,取得了许多新的成果。本文就昆虫几丁质酶基因的结构特征,几丁质酶生理功能、重组表达特点、酶活测定方法及影响酶活性因素等方面进行讨论与综述。     

利用EST数据克隆大豆天冬氨酸代谢途径关键酶基因

电子克隆（in silico cloning）是随着基因组计划和EST计划实施而发展起来的利用生物信息学手段进行基因克隆的新方法。本研究根据物种间同源基因相对保守的特点,利用生物信息学方法以不同物种的基因序列为信息探针,运用Blast软件与所下载的大豆EST数据库进行比对拼接,获得基因全长cDNA序列。首次克隆了大豆天冬氨酸代谢途径上AHRI、AHAS、ASADH、BCAT、CBL、DAPD、DAPE、DHDPR、DHAD、HK和TD等11个关键酶基因的cDNA序列。其中AHRI、DAPD、DAPE、DHDPR和DHAD基因经RT—PCR克隆和序列分析验证,长度分别为1764bp、1467bp、1080bp、1035bp和1806bp,结果与电子克隆序列基本一致。本实验通过与不同物种的这些基因蛋白序列比较,发现与双子叶植物拟南芥、蓖麻和马铃薯的同源性较高,而与单子叶植物水稻的同源性略低。     

通过花粉管途径将BYDV-GPV株系缺失复制酶基因导入小麦

大麦黄矫病毒是小麦上发生的最重要的病毒。ＧＰＶ株系是我国小麦黄矮病发生的主流体株。本研究将ＧＰＶ株系３’端缺失的复制酶基因序列构建成用于转化小麦的植物表达载体,通过花粉管途径将目的基因转入小麦之中。Ｔ０及Ｔ１代的分了检测结果表明,目的基因已经整合到了小麦的染色体之中。     

小叶女贞果实花青素组分鉴定及色谱纯化技术

为提高小叶女贞果实的食用、药用价值,该文系统研究了果实中花青素种类构成及提取物的制备技术。试验采用紫外可见光谱法、高效液相色谱-质谱串联法、酸水解制备苷元等技术对小叶女贞果实花青素含量、单体种类进行了测定,并借助提取、萃取、柱层析等技术研究了花青素提取物的分离纯化过程。研究结果如下:测得每100 g小叶女贞果实中含花青素总量为(499±18.42)mg,从中鉴定出2种花青素单体,分别为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和牵牛花色素-3-O-葡萄糖苷,并以后者为主要存在形式;获得了纯天然、简单易行的花青素提取物制备技术,主要包括酸化乙醇提取、乙酸乙脂萃取、Amberlite XAD-7HP大孔树脂层析分离步骤,最终制得的花青素提取物纯度为35%、得率为0.6%。该研究为后期制备高纯度牵牛花素-3-O-葡萄糖苷单体提供了良好原料基础,为深入研究小叶女贞果实花青素功能活性及其在食品、药品领域潜在应用提供了参考。     

组合酶催化体系产氢气的研究进展

氢是一种燃烧值高无污染的燃料。无细胞组合酶催化体系是以碳水化合物和水为底物,通过13种酶协同催化,生成2种产物：氢气和二氧化碳。该体系理论上1 mol葡萄糖可生成12 mol氢气,是微生物厌氧发酵的3倍。该文介绍了无细胞组合酶催化体系的发展历程、组成酶的特征、酶催化的步骤,最后对该体系优缺点和工业化应用进行了探讨。     

苦荞芽期黄酮合成关键酶和MYB转录因子基因的表达分析

苦荞(Fagopyrum tataricum)作为一种药食两用植物,富含以芦丁为主的黄酮类化合物.苦荞芽期芦丁含量较高,其分子机制尚不清楚.本研究选用西荞2号,采用AlCl3法测定了苦荞芽期6～10 d胚轴和子叶中的总黄酮,采用半定量RT-PCR分析其黄酮合成途径中主要关键酶基因苯丙氨酸氨裂解酶基因(Pal)、查尔酮异构酶基因(Chi)和黄酮醇合酶基因(Fls),以及MYB转录因子基因FtMyb1、FtMyb2和FtMyb3的相对表达水平,并对三者之间的相关性进行了统计学分析.结果表明,以相关系数绝对值大于0.75为阈值,子叶中,总黄酮的积累与FtMyb3表达显著正相关(0.9625),与FtMyb2表达显著负相关(-0.8572); Chi与FtMyb2表达显著正相关(0.8468),与FtMyb3表达显著负相关(-0.8010):Pal、Chi和Fls表达彼此显著正相关,相关系数分别为0.9119、0.8920和0.7584.子叶中总黄酮含量在4.58％～5.54％之间,且随芽期递增.Pal、Chi和Fls整体表达趋势相似,均呈现先升高后降低的趋势,且Fls的表达水平明显高于前二者.FtMyb2和FtMyb3整体表达趋势相反,FtMyb2呈下降趋势,FtMyb3呈上升趋势.胚轴中,总黄酮含量与Chi显著负相关(-0.8989); Fls与Chi显著负相关(-0.7498).结果提示,苦荞芽期黄酮合成的分子机制较为复杂,但部分基因表达仍存在显著相关性联系,为进一步选择苦荞分子操作靶位点提供参考.     

纤维糊精酶DM1与CBD的融合及融合酶性质分析

纤维糊精酶（cellodextrinase）属纤维素酶类中的一类,可以从短链纤维素分子上水解糖苷键生成葡萄糖或纤维二糖。曾克隆了纤维糊精酶DM1的编码基因,该酶与生黄瘤胃球菌（Ruminococcus flavefaciens）的Cellodextrinase A的一致性为52％。通过人工合成基因的方法合成了细菌来源的3个分别为家族_4_9（GenBank索引号为AAA73869）、家族Ⅲc（GenBank索引号为BABB33148）和家族10（GenBank索引号为CAA60493）的纤维素结合功能域（CBD）和连接桥（linker）的DNA序列。通过把编码纤维糊精酶DM1（GenBank索引号为ACA61162）的催化功能域（CD）的DNA序列与合成的CBD和连接桥的DNA序列进行融合,构建了3个融合酶,并分别在大肠杆菌BL21中得到过量表达。纤维素结合实验表明,3个纯化的融合酶对结晶纤维索（Avicel）和滤纸粉末均有结合能力,融合酶CBD_4_9-DM1、DM1-CBD10和DM1-CBDⅢc与结晶纤维素（Avicel）结合的蛋白质占总蛋白的比例分别为58．60％、51．16％和21．13％,与滤纸粉末结合的蛋白质占总蛋白的比例分别为65．59％、60．47％和22．54％,证实与原始酶相比3个融合酶的CBD均有纤维素结合的功能。酶学特性研究表明,融合酶的最适pH、最适温度、pH稳定性和温度稳定性等没有显著改变,均未检测到3个融合酶有新的活性,但它们对p-nitrophenyl β-D-cellobioside（pNPC）、p-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside（pNPG）和lichenan等底物的比活力显著降低。3个融合酶CBD_4_9-DM1、DM1-CBD10和DM1-CBDⅢc对pNPC的比活力分别为原始酶DM1的26％、2％和2％,对lichenan的比活力分别为原始酶DM1的12％、8％和2％,几乎检测不到后两个融合酶对pNPG的酶活。     

与甜瓜性别分化相关植物激素生物合成途径分析

甜瓜性别分化是由多因素构成的一个复杂的网络系统调控,受到多种环境因素及激素水平的影响。本研究利用甜瓜(Cucumis melo L.)WI 998×TopMark 构建重组自交系群体,通过第二代高通量测序技术对F2S6群体中雌雄异花同株及全雌系植株的转录组测序,比较差异表达基因,分析与性别差异表达相关的植物激素合成途径。结果显示,雌雄异花同株获得77376 条 Unigenes,平均长度为 435 bp;全雌系转录组测序获得 80 825 条 unigenes,平均长度为 509 bp。比较雌雄异花同株与全雌系转录组,发现共有 8966个基因差异表达,4 296 个基因下调,4 670 个基因上调。对差异基因进行基因本体论(GO)功能分类,发现2 352 条 Unigenes 归入到生物学过程,4 107 条 Unigenes 归入到细胞学过程,2 507 条 Unigenes 归入到分子功能。差异表达基因共参与 121 个 Pathway,发现赤霉素(gibberellin, GA)合成途径中 GA3 - 氧合成酶(GA3-ox)(MU3674)、GA7- 氧化酶(GA7-ox)(MU36987)、GA2- 氧化酶(GA2-ox)(MU13098/MU13099)、GA20-氧化酶(GA20-ox)和 GA2- 氧化酶(GA2-ox)(MU33020)等基因差异表达;共有 38 个基因在脱落酸(abscisicacid, ABA)合成途径中差异表达,其中 19 个上调,19 个下调;油菜素内酯(brassinolide, BR)合成途径中,MU22012 (cytochrome P450),MU26893 (cytochrome P450) 基因上调 ,MU56098 (cytochrome P450,CYP724B3),MU76596(CYP724A1)下调。本研究还发现参与甜瓜性别表达,分别与赤霉素、脱落酸、油菜素内酯及玉米素等多种激素合成、信号传导等代谢途径相关。研究结果为分析甜瓜决定性别分化的可能机理,为下一步研究甜瓜性别修饰基因的克隆,提供重要依据。     

红花花青素还原酶基因ANR的克隆及表达分析

花青素还原酶(ANR)是类黄酮代谢途径下游合成原花青素的关键酶,对花青素含量有一定的负调控作用。为探索ANR基因在红花(Carthamus tinctorius L.)中的序列特征及其与红花花色的关系,采用反转录PCR方法从红花中克隆ANR基因,对其进行生物信息学和系统进化分析,并检测了其在不同花色红花品种的不同组织部位及不同花期的表达量。结果表明,CtANR最长开放阅读框(ORF)为1 020 bp, 编码339个氨基酸,分子量为37 958.28,理论等电点为5.87,为不稳定的亲水性蛋白,属于NADB-Rossmann超家族,二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲组成。CtANR和刺菜蓟ANR的同源性最高,为83.98%,与刺菜蓟ANR的亲缘关系最近,与梅花、欧洲甜樱桃ANR的亲缘关系较远,模体基序相差较大。定量分析表明,红色和白色红花品种中,CtANR基因都是在果球形成初期表达量最低,其次是根和茎中表达量较低,而在花中的表达量相对较高。在花发育的不同时期,红色红花品种中CtANR基因的表达呈现降低-升高-降低的趋势,而白色红花品种中CtANR基因的表达呈现降低-升高的趋势。在不同花色的红花品种中,CtANR基因的表达量在花发育的S1、S3和S5时期差异极显著(P<0.01),S4、苞片、根、叶中差异显著(P<0.05),其他时期与其他组织中差异不显著。本研究为解析红花类黄酮生物合成的分子机制及红花花色相关基因的研究提供了理论基础。     

农业磷素流失途径及控制方法研究进展

综述评述了农业磷素面源污染产生的原因及其控制方法方面的国内外研究进展。在控制磷污染源方面要注意磷肥用量和磷肥有效性的提高，减少磷素在土壤中的积累；在控制磷素流失方面要针对磷素地表和土体内迁移流失采取有效措施，减少磷素对地表水和地下水污染，磷素污染的治理关键是切断磷源和流失途径的联系，根据磷污染源的等级划分因地制宜地采取治理措施；要将磷和氮综合治理，制定适合我国国情的BMP管理模式。     

黑果枸杞原花青素生理功能及提取方法研究

黑果枸杞中含量丰富的原花青素是一种有待开发的天然功能性因子。本文介绍了黑果枸杞中原花青素的各项生理功能研究现状,并分析了当前常用的原花青素提取工艺,包括有机溶剂提取法和纤维素酶法的优缺点。     

多氯联苯微生物降解途径的研究进展

综述了当前国际上多氯联苯的微生物降解研究现状,详细论述了PCBs的厌氧和好氧代谢途径及机制。     

黑莓原花青素超声波辅助提取优化及抗氧化性研究

论文采用响应曲面法研究了超声波辅助提取时温度、时间、料液比、超声波功率及其交互作用对黑莓原花青素提取效果的影响,同时研究了黑莓原花青素对二苯代苦味酰自由基(DPPH)、·OH及·O2-的清除效果.用SAS软件确定了黑莓原花青素超声波提取的工艺参数为:提取温度为70.9℃,料液比为1∶9.14,时间为30.5 min,超声波功率为526.9 W.黑莓原花青素对DPPH、·O2-及·OH 3种自由基具有显著的清除效果,且明显优于茶多酚,当浓度为3.0 μg/mL时,对DPPH、·O2-及·OH 3种自由基的最大清除率分别可达到82.54%、79.90%和65.90%,且黑莓原花青素对3种自由基的清除效果与其浓度之间存在明显的量效关系.