菘蓝MYB34基因的克隆及其表达分析

该研究以菘蓝新鲜嫩叶为材料,采用RT-PCR方法,克隆了菘蓝IiMYB34基因(GenBank登录号为MF373610),并对其进行生物信息学和表达模式分析。结果表明:(1)IiMYB34基因组DNA全长为1 854bp,包含3个外显子和2个内含子;ORF全长为951bp,编码316个氨基酸;IiMYB34蛋白二级结构中无规则卷曲和α-螺旋所占比例最多,延伸链较少,与其三级结构的预测结果相一致;IiMYB34基因序列还存在2个保守的MYB DNA-binding结构域,属于典型的R2R3-MYB蛋白;IiMYB34氨基酸序列与欧洲油菜、甘蓝等植物的亲缘关系较近。(2)qRT-PCR分析显示,IiMYB34基因呈组织特异性表达,并在叶中表达量最高;茉莉酸甲酯、水杨酸及葡萄糖均显著诱导该基因的表达,而低温(4℃)和机械伤害处理对其表达具有一定的抑制效应。该研究结果为进一步揭示IiMYB34基因的功能奠定了基础。     

西兰花CYP83A1基因的克隆及序列分析

为深入研究西兰花4-甲基亚磺酰丁基芥子油苷的合成代谢途径,对关键合成酶基因CYP83A1进行了克隆与生物信息学分析。根据前期西兰花转录组测序工作中获得的序列数据,同时参照Gen Bank数据库中拟南芥、小白菜和油菜等7种植物的CYP83A1基因CDS序列与西兰花进行比对,确定西兰花CYP83A1基因(Bo CYP83A1)的CDS序列。采用RT-PCR技术对其进行了克隆,获得Bo CYP83A1基因的CDS区序列,其全长为1 509 bp,编码502个氨基酸。预测该蛋白质的分子量为57.47 k D,理论等电点为7.1,包含2个跨膜结构域,且整个序列中不含信号肽,具有一个典型的P450结构域。氨基酸同源性分析表明,西兰花与油菜、大白菜的CYP83A1的相似性较高,均为98%。首次获得Bo CYP83A1的CDS序列,其登录号为KM111290。     

甘蓝型油菜BnCYP79B1基因的克隆与表达

硫苷是十字花科植物的一种次生代谢产物,其合成途径受细胞色素P450的CYP79家族蛋白的调控,该实验采用同源克隆技术在甘蓝型油菜中克隆到了CYP79B1基因,命名为BnCYP79B1(GenBank登录号为JX535391.1)。BnCYP79B1基因cDNA全长1 625bp,编码一个含有541个氨基酸、理论等电点为8.88。序列对比结果显示,BnCYP79B1与花椰菜CYP79B1在DNA序列上的相似性为98.83%,推测蛋白氨基酸序列的相似性为99.26%。通过不同时期不同部位BnCYP79B1基因表达量的分析,发现BnCYP79B1基因在高秆高硫苷品系的根中表达量较高,而对矮秆高硫苷品系则是叶中表达量较高。在BnCYP79B1表达总量上,高秆品系较矮秆品系高,高硫苷品系较低硫苷品系高。     

菘蓝IiEMF基因的克隆与功能分析

该研究以菘蓝(Isatis indigotica Fort.)转录组数据为基础,克隆得到菘蓝EMF基因的cDNA全长,命名为IiEMF。(1)序列分析表明,IiEMF基因开放阅读框长度为1896 bp,编码631个氨基酸。进化树分析表明,菘蓝IiEMF蛋白与甘蓝(Brassica oleracea)EMF蛋白亲缘关系最为接近。(2)实时定量PCR结果显示,IiEMF在菘蓝不同器官中均有表达,且在叶中表达量最高,果实中表达量最低;IiEMF基因在菘蓝抽薹开花过程中叶内的表达量呈先升后降的趋势,并于初花期表达量达到最高后逐渐降低回落;在花/果期IiEMF基因表达量较花蕾中明显降低。(3)成功构建了超表达载体pCAMBIA1300-EMF,经农杆菌介导侵染拟南芥,PCR鉴定表明,有7株为超表达转IiEMF基因植株。(4)表型观察发现,在长日照和短日照条件下,与野生型相比2个转IiEMF基因拟南芥株系的开花时间都明显较早(提前6~10 d),且转IiEMF基因株系的莲座叶数比野生型多10片以上,叶片也比野生型大而肥厚。(5)qRT-PCR检测结果显示,在拟南芥营养生长过程中,过表达IiEMF显著抑制了拟南芥AtAP1、AtCO和AtLFY的表达,而促进了AtFLC的表达;当拟南芥开花时,转基因株系中的AtAP1和AtFLC表达量均高于野生型,AtCO和AtLFY的表达量显著低于野生型。研究表明,过量表达IiEMF基因能够促使拟南芥提前开花,且IiEMF可能是通过影响多种开花途径来共同调节促进拟南芥的早花。     

CYP1B1基因与青光眼

遗传性青光眼包括两种主要的类型,原发性开角型青光眼(primary open angle glaucoma,POAG)和原发性先天型青光眼(primary congenital glaucoma,PCG).眼前节发育不良(anterior segment dysgenesis,ASD)是眼发育异常的遗传异质性病,与增长的眼内压和青光眼有关,包括Peter's异常、Rieger's异常、无虹膜和虹膜发育不全.CYPIB1基因是PCG的致病基因,也有少数报道是POAG的修饰基因,或是POAG和ASD的致病基因.本文就CYP1B1基因突变与遗传性青光眼和ASD发育不全的关系及其遗传特点作一综述.     

棉铃虫细胞色素P450 CYP6B7基因的克隆与融合表达

细胞色素P450 CYP6B7被推测与棉铃虫Helicoverpa armigera对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性有关,但至今尚无CYP6B7参与杀虫剂代谢方面的直接证据。为揭示CYP6B7的代谢功能,作者以棉铃虫幼虫基因组DNA 为模板,以CYP6B7基因设计特异性引物,扩增出包含321 bp内含子的CYP6B7基因。用反向PCR的方法消除内含子,获得包含完整的CYP6B7基因的开放阅读框。将CYP6B7基因与pMAL-c2X载体连接,并转化E.coli TB1细胞,在IPTG诱导下,CYP6B7能与载体基因编码的麦芽糖结合蛋白（MBP）在大肠杆菌中融合表达,表达产物经直链淀粉（amylose） 柱亲和层析分离洗脱后,得到SDS-PAGE电泳纯的融合蛋白。     

菘蓝IiCYP79F1基因的克隆与表达分析

该研究以菘蓝叶片为材料,采用RT PCR方法克隆菘蓝IiCYP79F1基因,并对其进行生物信息学与表达模式分析。结果表明：（1）成功获得IiCYP79F1基因的gDNA全长（2 109 bp）,包含3个外显子及2个内含子,ORF全长为1 626 bp,编码541个氨基酸（GenBank登录号为KY774689.1）;生物信息学分析显示,IiCYP79F1蛋白的二级结构主要由α 螺旋（43.81%）、无规则卷曲（35.49%）、延伸链（13.68%）和β 转角（7.02%）组成;其氨基酸序列与西兰花、欧洲油菜、芜菁和芝麻菜的相似性较高,其蛋白与芝麻菜的亲缘关系最近。（2）qRT PCR分析显示,IiCYP79F1基因呈时空特异性表达,且在茎中与幼苗期高表达;MeJA、Ag⁺、葡萄糖和机械损伤处理均能有效促进IiCYP79F1基因的表达,而SA和低温处理则具有明显的抑制作用。该研究结果为进一步探讨IiCYP79F1在菘蓝芥子油苷生物合成中的作用奠定了基础,也为培育高芥子油苷含量的菘蓝新种质提供了新思路。     

菘蓝铁型超氧化物歧化酶基因IiFeSOD的克隆与胁迫表达分析

超氧化物歧化酶(SOD)是生物体内超氧阴离子自由基的清除剂,可有效地防止它们对生物体的损害。从菘蓝中经RT-PCR方法扩增得到SOD基因,命名为IiFeSOD,其全长882 bp,包含一个834 bp的ORF,编码277个氨基酸,分析其编码的蛋白质序列显示其属于铁型超氧化物歧化酶,具有线粒体导肽,定位于线粒体中。实时荧光定量PCR技术分析结果表明,IiFeSOD在菘蓝各个组织中均有表达,但表达量高低不同,在叶中表达最高、茎次之、根中最低; 该基因受盐胁迫的诱导,随着盐胁迫强度的加强基因表达量迅速升高而后下降。同时SOD酶活性在盐胁迫处理下表现出类似的变化规律。说明SOD的大量积累与植物的耐逆性密切相关。     

喉癌相关基因LCRG1的克隆和表达分析

喉癌是严重危害人类健康的一类恶性肿瘤。选用在mRNA差异显示研究中获得的在喉癌组织中表达显著下调且代表新基因的EST之一（AF10056）,设计引物进行cDNA文库筛选,得到一全长为3448bp的cDNA序列,其开放读码框编码288个氨基酸,与已知蛋白质无明显同源性,属一新发现的基因,GenBank接受号为AF268387。与GenBank数据库匹配分析,发现该基因包含6个外子,基因组RT－PCR显示有40％（12／30）的喉癌组织表达下调,RT－PCR显示有54．5％（6／11）其他肿瘤细胞系表达缺失。把该基因命名为喉癌相关基因（laryngeal carcinoma related gene1,LCRG1)。这提示LCRG1可能与喉癌的发生发展相关。     

甘蓝型油菜赤霉素受体基因的克隆与表达

采用同源克隆技术从甘蓝型油菜中克隆到1个赤霉素受体基因,命名为BnGID1B(GenBank登录号为HQ589349).该基因含有1个内含子和2个外显子,其cDNA序列全长1 077 bp,编码358个氨基酸,推测蛋白质的相对分子量是40 203.4 Da,理论等电点为6.26.序列比对结果显示,BnGID1B基因与拟南芥GID1B基因核苷酸序列的相似性为86.3%,氨基酸序列的相似性为91.64%.实时荧光定量PCR分析表明,BnGID1B基因在苗期不同组织以及不同激素处理下的表达量有所不同,主要在根中表达,下胚轴中的表达量明显低于根,可见该基因具有一定程度的组织表达特异性.     

菘蓝IiLEA基因的克隆及胁迫表达分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白),是指胚胎发育后期种子中大量积累的一系列蛋白质,大量研究表明这些蛋白质的积累与渗透胁迫耐受性密切相关.该实验以250 mmol/L NaCl溶液处理9 h的菘蓝幼苗为材料,经RT-PCR方法扩增得到LEA基因,命名为IiLEA.经测序确认该基因含有648 bp的开放阅读框,编码由215个氨基酸组成的亲水性蛋白质.对培养30 d的菘蓝无菌幼苗进行自然干旱处理和盐胁迫处理,Northern杂交结果显示,正常生长条件下,IiLEA基因在菘蓝幼苗体内不表达,随着胁迫时间的延长其表达量逐渐增加,到9 h时表达量达到峰值,干旱处理和盐处理有相似结果,表明该基因可能受逆境胁迫诱导表达.     

Effect of Microwave and He-Ne Laser on Enzyme Activity and Biophoton Emission of Isatis indigotica Fort

The seed embryos of Isatis indigotica Fort were exposed to He-Ne laser (5.23 mW/mm2, radiated for 5 min) and microwave (1.26 mW/mm2, radiated for 8 s) irradiation to determine the effects of microwave and He-Ne laser pretreatment on enzyme activities, and biophoton emission of cotyledon. Then: (i) changes in the activities of enzymes in I. indigotica cotyledon (such as amylase, transaminase, and proteinase) were measured to investigate the effects of He-Ne laser and microwave pretreatment; and (ii) biophoton emission was measured to determine the speed of cell division and metabolism. Results from these experiments indicated that: (i) the activities of amylase, transaminase, and proteinase of the cotyledon pretreated by HeNe laser and microwave were significantly increased; and (ii) the intensity of biophoton emission was enhanced significantly by He-Ne laser and microwave irradiation. These changes suggest that He-Ne laser and microwave pretreatment can improve the inner energy of seeds, lead to an enhancement of cotyledon enzymes, and speed up the metabolism of the cell, resulting in significantly increased biophoton emission.Moreover, the mechanism of action of the effects of laser and microwave radiation on the microcalorimetric parameters, enzyme activities, and biophoton emission of seeds is discussed on the basis of the results obtained.     

Effect of Microwave and He-Ne Laser on Enzyme Activity and Biophoton Emission of Isatis indigotica Fort

The seed embryos of lsatis indigotica Fort were exposed to He-Ne laser (5.23 mW/mm^2, radiated for 5 min) and microwave ( 1.26 mW/mm^2, radiated for 8 s) irradiation to determine the effects of microwave and He-Ne laser pretreatment on enzyme activities, and biophoton emission of cotyledon. Then: (i) changes in the activities of enzymes in L indigotica cotyledon (such as amylase, transaminase, and proteinase) were measured to investigate the effects of He-Ne laser and microwave pretreatment; and (ii) biophoton emission was measured to determine the speed of cell division and metabolism. Results from these experiments indicated that: (i) the activities of amylase, transaminase, and proteinase of the cotyledon pretreated by HeNe laser and microwave were significantly increased; and (ii) the intensity of biophoton emission was enhanced significantly by He-Ne laser and microwave irradiation. These changes suggest that He-Ne laser and microwave pretreatment can improve the inner energy of seeds, lead to an enhancement of cotyledon enzymes, and speed up the metabolism of the cell, resulting in significantly increased biophoton emission. Moreover, the mechanism of action of the effects of laser and microwave radiation on the microcalorimetric parameters, enzyme activities, and biophoton emission of seeds is discussed on the basis of the results obtained.     

NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长及主要活性成分含量的影响

以来源于安徽亳州和山西运城的菘蓝（Isatis indigotica Fort.）幼苗为实验材料,对100 mmol·L-1NaCl胁迫条件下喷施50.0、25.0、16.7、12.5和0.0 mg·L-15-氨基乙酰丙酸（ALA）后幼苗部分生长指标、叶片中靛蓝和靛玉红含量以及根中表告依春含量的变化进行了研究。结果表明：在100 mmol·L-1NaCl单一胁迫条件下,来源于安徽亳州的幼苗单株叶鲜质量和叶片中靛蓝和靛玉红含量均低于对照,单株根鲜质量、根冠比以及根中表告依春含量均高于对照;来源于山西运城的幼苗单株叶和根鲜质量、叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均低于对照,根冠比和叶片中靛蓝含量均高于对照。在NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长和有效成分的积累均有不同效应。其中,喷施25.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗单株叶和根鲜质量均最高且显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗单株叶和根鲜质量均较高但与NaCl单一胁迫处理组无显著差异。喷施50.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.376 mg·g-1）,喷施25.0 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量最高（9.977 mg·g-1）,喷施16.7 mg·L-1ALA后其根中表告依春含量最高（0.229 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.282 mg·g-1）,喷施12.5 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均最高（分别为4.526和0.301 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组。研究结果表明：喷施适宜浓度ALA能够有效减轻NaCl胁迫对菘蓝幼苗生长的影响、提高其体内药用活性成分的含量;总体上看,产自安徽亳州的菘蓝幼苗的耐盐性较强,且不同种源适宜的ALA浓度也有一定差异。     

不同氮素形态和配比对菘蓝根的生长及含氮成分含量和总量的影响

以来源于安徽亳州、甘肃张掖、安徽阜阳、山西运城和陕西商洛的5个种源菘蓝( Isatis indigotica Fort.)为实验材料,采用田间试验法对不施氮素(对照),仅施用NO3--N(T1)或NH4+-N(T2),混合施用氮素也n(NH4+-N)：n(NO3--N)=75：25(T3)、n(NH4+-N)：n(NO3--N)=50：50(T4)和n(NH4+-N)：n(NO3--N)=25：75(T5)页以及仅施用CO(NH2)2(T6)条件下各种源菘蓝的单株根鲜质量和干质量,根折干率,根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮含量,以及单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量的差异进行了比较分析。结果表明：在同一施氮条件下不同种源间菘蓝根的各项指标均有一定差异;而与各自的对照相比,不同施氮条件下同一种源菘蓝根的各项指标也有一定差异。总体来看,安徽亳州和山西运城种源菘蓝根的生长指标均在T6组中较高,甘肃张掖种源根的生长指标则在T2组中相对较高,安徽阜阳种源根的生长指标在T5组中最高,陕西商洛种源根的生长指标在T4组中较高。各施氮条件下安徽亳州种源菘蓝的单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量均低于其对照,并在T6组中相对较高;甘肃张掖和陕西商洛种源根的上述3项指标分别在T2和T3组中最高,而安徽阜阳和山西运城种源根的上述3项指标则分别在T5和T1组中较高。研究结果显示：不同氮素形态和配比对菘蓝根生长和根中含氮成分积累的影响效应存在种源间的差异,并且对同一种源根生长和根中含氮成分积累有益的氮素形态和配比也不同。因此,为了获得高产优质的板蓝根药材,建议在菘蓝的栽培过程中针对不同种源采取适宜的施氮措施,并兼顾生长量和有效成分含量。