真菌诱导子在长春花培养体系中的应用

大多数长春花生物碱具有特殊的生物活性,并广泛应用于各种疾病的治疗。真菌诱导子可快速、专一地诱导植物特定基因的表达,从而活化特定次生代谢途径、使目的次生代谢产物积累量增加。研究表明,真菌诱导子对长春花次生代谢产物的生物合成有一定的调控作用。本文介绍了真菌诱导子的概况,总结了真菌诱导子在长春花培养体系中的应用现状,为研究药用植物次生代谢的调控提供了新的研究方向、研究思路和方法。     

调节曲霉属真菌毒素合成的群体感应分子机制的研究进展

曲霉属真菌侵染花生、大豆、玉米等富含油脂的作物种子后产生多种霉菌毒素,可引起人和动物的肝、肾毒性、生殖毒性、致癌和致突变性等,严重威胁食品安全和人类健康。群体感应是微生物间依赖于群体密度的一种信号交流机制,微生物可通过感知一些特定的小分子化学物质（或称信号分子）的浓度变化,来监测群体密度并调控自身的某些生理活动。在曲霉属真菌中发现,群体感应可以调节菌丝生长、孢子产生和毒素生物合成等多种生理行为。本文评述曲霉属真菌的群体感应分子机制的相关因素,包括信号分子（主要是脂氧合物）、G蛋白偶联信号途径以及氧化应激,旨在为深化曲霉属真菌有毒次级代谢产物的生物合成机制的研究提供参考。     

外源CO对采后枣果实链格孢菌浸染过程中蛋白组的影响

为了阐明外源CO处理对链格孢菌（Aternaria alternata）浸染过程中的枣果实蛋白组影响,采用同位素标记蛋白组分析技术测定链格孢菌入侵枣果实过程中枣果实的蛋白质表达水平,鉴定差异蛋白,并对差异蛋白进行基因本体（gene oncology,GO）及基因通路（kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）富集分析。共鉴定到蛋白2158个,其中差异蛋总数为1053个,上调差异蛋白443个,下调差异蛋白610个。GO富集分析发现,差异蛋白主要定位在细胞液、细胞质、细胞膜和细胞器中;蛋白结合、脱落酸结合、类异戊二烯结合、激素结合、乙醇结合、磷酸酶抑制剂活性和单羧酸结合是差异蛋白7种主要的分子功能;单一生物代谢过程、单一生物细胞过程和单一生物过程是差异蛋白3种共有的生物过程。综合GO和KEGG分析结果表明,差异蛋白主要富集在5个功能过程,分别为碳水化合物和能量代谢、氨基酸和脂类代谢、次生代谢产物的生物合成和防御相关蛋白、信号的感知和信号转导、转录和转录后调控。以上结果为进一步探索CO在枣果实抵御采后病原菌入侵中的作用机制提供理论支持。     

基于广泛靶向代谢组学的‘品丽珠’葡萄转色中果皮差异代谢物分析

以‘品丽珠’葡萄转色前约4周（S1）、转色前约1周（S2）、转色前期（S3）果皮为试材，通过广泛靶向代谢组学分析葡萄果皮代谢物组分及变化。结果表明，S1果皮的代谢组成分有394种，S2果皮的代谢组成分有401种，S3果皮的代谢组成分有397种，3个取样期果皮中共检测出29类416种代谢物，其中373种为三者共有；转色过程中3个比较组果皮差异代谢物分别为32个（S1 vs S2）、195个（S1 vs S3）和186个（S2 vs S3），其中共有差异代谢物20个。通过KEGG富集分析显示，S1 vs S2差异代谢物主要涉及类黄酮的生物合成、次生代谢物的生物合成、二苯乙烯、二芳基庚酸类和姜酚合成、半胱氨酸和蛋氨酸代谢和异黄酮的生物合成等通路；S1 vs S3差异代谢物主要涉及代谢途径、次生代谢物、花青素和氨基酸的生物合成等通路；S2 vs S3差异代谢物主要涉及代谢途径、异黄酮、花青素和氨基酸的生物合成等通路。     

树莓RiPAL1基因克隆及生物信息学分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonia Lyase,PAL）是苯丙烷类代谢的关键酶,能调节树莓中黄酮类的生物合成。为了深入研究树莓中RiPAL1基因的功能与调控机制,以树莓果实为材料提取总RNA,合成cDNA第一链,然后成功克隆出树莓果实RiPAL1基因,并对其进行了相关的生物信息学分析。结果表明,RiPAL1基因的编码序列（Coding Sequence,CDS）全长为2 133 bp,编码710个氨基酸,分子量为77.50 ku,等电点为6.21。RiPAL1蛋白疏水性最大值为4.50,最小值为-4.50,平均疏水指数为-0.49,为亲水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽。含有4个N糖基化位点和67个特异性激酶位点,二级结构以α螺旋为主,三级结构为同型四聚体。多序列比对显示RiPAL1蛋白具有典型的苯丙氨酸解氨酶保守结构域,系统进化分析表明RiPAL1蛋白与同科植物草莓亲缘关系最近。该研究可为深入研究RiPAL1基因参与树莓果实黄酮类物质生物合成的分子机制提供参考。     

应用液质联用代谢组学技术探究Pb2+胁迫对大麦籽粒中差异代谢物及关键通路的影响

为评估铅（Pb2+）污染对大麦籽粒的影响。该研究应用液相色谱-质谱联用（LC-MS）代谢组学技术，结合主成分分析（PCA）、偏最小二乘-判别分析（PLS-DA）等多元统计学方法，在正、负离子模式中，将Pb2+胁迫大麦籽粒（GS1600）与对照组（GSCK）中共筛选出50种差异代谢物。研究发现：Pb2+胁迫对大麦中的脂质和类脂分子、有机酸及衍生物、有机氧化合物、有机杂环化合物含量变化影响显著。并通过KEGG功能通路富集分析，筛选出16条代谢通路，其中4条代谢通路（柠檬酸循环、谷胱甘肽代谢、糖氧化物和二羧酸代谢、苯丙烷代谢）为命中差异代谢物的关键代谢通路。结果表明，大麦受到胁迫后，Pb2+通过影响氨基酸代谢、碳水化合物代谢、辅因子和维生素的代谢以及其他次生代谢产物的生物合成对大麦中脂质和类脂分子、苯环型化合物及有机氧化合物等代谢物产生显著影响。说明Pb2+胁迫会对大麦籽粒的营养价值和风味品质造成一定的影响。     

葡萄辅助因子VvVQ10负调控白藜芦醇生物合成分子机理研究

为探究葡萄辅助因子VvVQ10在调控白藜芦醇生物合成中的作用机制，通过分析已发表转录组数据、叶片瞬时遗传转化及酵母双杂交等方法进行作用机制解析。结果表明，葡萄VQ家族成员中VvVQ10在正常生长状况下呈高表达，紫外光处理呈上调表达，而伤害与霜霉菌侵染处理则显著下调；在山葡萄叶片中瞬时沉默VvVQ10，白藜芦醇及其糖苷（虎杖苷）含量显著升高；酵母双杂交分析表明，VvVQ10蛋白可与VvWRKY8蛋白互作，且结合位点在VvWRKY8的N段或包含DNA结合区的C段。以上结果表明，VvVQ10可通过与VvWRKY8蛋白互作的方式负调控葡萄白藜芦醇的生物合成。     

食品中主要真菌毒素生物合成途径研究进展

真菌毒素是真菌重要的次生代谢产物。食品和饲料等农产品在收获、储藏、加工过程中广泛受其污染,造成品质下降、经济损失巨大,并严重威胁人身健康。本文对食品中5种常见真菌毒素(黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马菌素、玉米赤霉烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇)的生物合成途径分别进行阐释。采用克隆基因的传统分子生物学方法和基因组测序的现代测序技术研究发现,真菌毒素的生物合成基因大多成簇存在,该簇中包含控制合成基因表达的调控基因,并受多种应对外部环境的调控基因所控制。因此本文还结合5种真菌毒素的生物合成基因簇及其基因功能进行综合解析。真菌毒素生物合成的研究将为食品和饲料等农产品的防控、预警以及脱毒提供理论基础和指导方向。     

烟草祖先种及重要野生种PDR1基因的生物信息学分析

植物的多向耐药性（Pleiotropic drug resistance, PDR）转运蛋白隶属于ATP结合盒（ATP-binding cassette, ABC）转运蛋白家族的G亚家族。该类蛋白参与植物多种初生、次生代谢物的跨膜运输,在植物的生长发育、响应逆境胁迫、解毒过程中起着重要作用。近年的研究还表明,该蛋白与多种植物对真菌病原的抗性有关。本文以烟草祖先种和重要野生种为研究对象,以拟南芥PDR12蛋白、烟草的PDR1基因为探针,通过搜索同源序列,从数据库中提取烟草及祖先种、重要野生种中的PDR基因、蛋白序列,并通过生物信息学分析手段对其编码蛋白的理化特性、氨基酸序列特征、蛋白结构、功能、启动子序列及表达调控特征进行了分析,并以本氏烟（Nicotiana benthamiana）NbPDR1为代表,预测了该基因启动子的顺式作用元件,以普通烟草（Nicotiana tabacum）NtPDR1基因为例,预测了其基因编辑位点。结果表明,这些PDR基因相似性高,均编码跨膜蛋白,具有典型的跨膜结构域和核酸结合结构域。该基因启动子区有多个与病原真菌诱导、干旱等逆境胁迫响应相关的元件,暗示该基因可能是抗真菌病害、响应逆境胁迫的广谱抗性基因。最后,本文预测的基因编辑位点,为烟草PDR基因的功能研究、基因编辑及抗病育种提供理论基础。      

烟草CYP71D亚家族的生物信息学分析

细胞色素P450（CYP450）是一类超基因家族编码的多功能氧化酶,在生物合成、代谢解毒及植物防御方面具有重要作用。其中CYP71D属于CYP450的一个亚家族,主要在次生代谢物合成和病虫害防御方面起作用。为了更好地了解烟草CYP71D亚家族基因特征和功能,本研究利用生物信息学分析手段及烟草转录组数据,对CYP71D亚家族基因的结构和表达等进行了分析。结果发现,在烟草中共有42个CYP71D亚家族成员,各成员在染色体上并非均匀分布,其氨基酸长度和等电点差异较大,但基因结构、保守结构域数目和分布高度一致;二级结构分析表明,烟草CYP71D亚家族成员具备P450蛋白特征结构域;基因表达模式分析显示,多数CYP71D基因在根、叶、花中特异表达,大部分基因参与了IAA激素、黑胫病、温度等逆境胁迫反应。这为烟草CYP71D亚家族基因功能的深入研究及烟草抗逆品种的培育奠定了基础。