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马铃薯StCHS4和StCHS5表达载体构建及功能分析
1
作者
王童童
王文静
+7 位作者
董欣宇
宋家凤
盛苏奥
程洁蓝
郑婷婷
吕钊彦
朱晓彪
侯华兰
《华北农学报》
北大核心
2025年第1期74-83,共10页
查尔酮合酶(CHS)是调控植物类黄酮通路早期生物合成的重要结构基因,在植物生长发育和逆境响应中发挥作用。前期通过表达量分析,在马铃薯CHS家族中筛选到花青素生物合成关键基因StCHS4和StCHS5。为进一步探究马铃薯StCHS4和StCHS5在类黄...
查尔酮合酶(CHS)是调控植物类黄酮通路早期生物合成的重要结构基因,在植物生长发育和逆境响应中发挥作用。前期通过表达量分析,在马铃薯CHS家族中筛选到花青素生物合成关键基因StCHS4和StCHS5。为进一步探究马铃薯StCHS4和StCHS5在类黄酮和花青素生物合成中的功能,首先利用在线网站分析StCHS4和StCHS5蛋白结构,之后以pRI101双元表达载体为基础,通过同源重组法构建35S∷StCHS4-GFP和35S∷StCHS5-GFP植物过表达载体,并将重组载体转化至农杆菌GV3101菌株中。利用本氏烟草进行瞬时转化,明确StCHS4和StCHS5蛋白亚细胞定位情况。以红花烟草为试验材料,分别进行瞬时超表达和稳定遗传转化,分析StCHS4和StCHS5基因过表达后总类黄酮和总花青素的含量变化。结果表明:StCHS4和StCHS5蛋白二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,StCHS4为不稳定的亲水蛋白,StCHS5为稳定的亲水蛋白。StCHS4和StCHS5分别与辣椒CHS和番茄CHS1亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示,StCHS4和StCHS5蛋白均在细胞质和细胞膜中表达。烟草瞬时超表达中,StCHS4和StCHS5基因在注射3~5 d显著促进花青素累积。分别获得3个阳性烟草转基因株系,与野生型相比,转基因植株中StCHS4和StCHS5显著高表达,总类黄酮和总花青素含量均高于野生型。StCHS4-OE3和StCHS5-OE1转基因植株中的总类黄酮含量显著提升,StCHS5-OE1和StCHS5-OE2中花青素含量分别提高89%,131%。上述结果表明,StCHS4和StCHS5是马铃薯类黄酮通路中关键CHS基因,过表达可促进花青素与类黄酮生物合成。
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关键词
马铃薯
StCHS4
StCHS5
类黄酮
花青素
遗传转化
亚细胞定位
功能分析
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职称材料
马铃薯DIR家族全基因组鉴定及表达模式分析
2
作者
张益瑄
马宇
+5 位作者
王童童
盛苏奥
宋家凤
吕钊彦
朱晓彪
侯华兰
《生物技术通报》
北大核心
2025年第3期123-136,共14页
【目的】基于最新版马铃薯基因组信息,鉴定DIR基因家族所有成员,并利用生物信息学技术和转录组数据,对DIR基因家族成员系统进化、基因结构、顺式元件及表达模式进行预测及分析,为深入研究DIR基因在马铃薯生长发育及胁迫响应中的功能提...
【目的】基于最新版马铃薯基因组信息,鉴定DIR基因家族所有成员,并利用生物信息学技术和转录组数据,对DIR基因家族成员系统进化、基因结构、顺式元件及表达模式进行预测及分析,为深入研究DIR基因在马铃薯生长发育及胁迫响应中的功能提供参考。【方法】基于拟南芥DIR基因和Dirigent结构域模型,对马铃薯DIR家族成员进行全基因组鉴定。通过ExPASy、MEME、MCScanX、GSDS、PlantCARE和TBtools等生物信息学工具获取马铃薯DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、共线性、保守基序、基因结构和顺式作用元件等信息。基于转录组数据和定量PCR分析,了解DIR基因在不同组织和胁迫处理下的表达模式,挖掘生长发育及胁迫响应相关StDIR基因。【结果】马铃薯中共鉴定到34个DIR基因,不均匀分布于11条染色体上;StDIR基因分为3个亚组,同一亚组内成员的保守基序和基因结构相对一致,且大部分基因仅含有一个外显子;顺式作用元件分析发现StDIR基因启动子中含有多个激素诱导相关元件和非生物胁迫响应元件;共线性分析显示马铃薯中5个、13个和18个DIR基因分别与水稻、拟南芥和茄子中3个、15个和16个DIR基因存在共线性;表达模式分析发现StDIR基因在叶、根、匍匐茎和愈伤中相对高表达,而在萼片、心皮、雄蕊、花瓣中表达量较低;此外,StDIR基因对盐、干旱、高温和冷胁迫处理具有不同程度的响应,表明其在马铃薯非生物胁迫响应中发挥重要作用。【结论】马铃薯中共鉴定出34个DIR家族成员,分为3个亚组,同一亚组内保守motif和基因结构基本一致。StDIR基因在不同组织间表达模式存在差异,且对干旱和高温胁迫具有较显著响应。
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关键词
马铃薯
DIR蛋白
基因家族
生物信息学
非生物胁迫
表达模式
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职称材料
题名
马铃薯StCHS4和StCHS5表达载体构建及功能分析
1
作者
王童童
王文静
董欣宇
宋家凤
盛苏奥
程洁蓝
郑婷婷
吕钊彦
朱晓彪
侯华兰
机构
安徽农业大学园艺学院
出处
《华北农学报》
北大核心
2025年第1期74-83,共10页
基金
国家自然科学基金项目(32201853)
安徽省自然科学基金项目(2108085QC122)
+1 种基金
安徽省高校自然科学基金项目(KJ2020A0098)
安徽省大学生创新创业训练计划项目(S202210364249)。
文摘
查尔酮合酶(CHS)是调控植物类黄酮通路早期生物合成的重要结构基因,在植物生长发育和逆境响应中发挥作用。前期通过表达量分析,在马铃薯CHS家族中筛选到花青素生物合成关键基因StCHS4和StCHS5。为进一步探究马铃薯StCHS4和StCHS5在类黄酮和花青素生物合成中的功能,首先利用在线网站分析StCHS4和StCHS5蛋白结构,之后以pRI101双元表达载体为基础,通过同源重组法构建35S∷StCHS4-GFP和35S∷StCHS5-GFP植物过表达载体,并将重组载体转化至农杆菌GV3101菌株中。利用本氏烟草进行瞬时转化,明确StCHS4和StCHS5蛋白亚细胞定位情况。以红花烟草为试验材料,分别进行瞬时超表达和稳定遗传转化,分析StCHS4和StCHS5基因过表达后总类黄酮和总花青素的含量变化。结果表明:StCHS4和StCHS5蛋白二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,StCHS4为不稳定的亲水蛋白,StCHS5为稳定的亲水蛋白。StCHS4和StCHS5分别与辣椒CHS和番茄CHS1亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示,StCHS4和StCHS5蛋白均在细胞质和细胞膜中表达。烟草瞬时超表达中,StCHS4和StCHS5基因在注射3~5 d显著促进花青素累积。分别获得3个阳性烟草转基因株系,与野生型相比,转基因植株中StCHS4和StCHS5显著高表达,总类黄酮和总花青素含量均高于野生型。StCHS4-OE3和StCHS5-OE1转基因植株中的总类黄酮含量显著提升,StCHS5-OE1和StCHS5-OE2中花青素含量分别提高89%,131%。上述结果表明,StCHS4和StCHS5是马铃薯类黄酮通路中关键CHS基因,过表达可促进花青素与类黄酮生物合成。
关键词
马铃薯
StCHS4
StCHS5
类黄酮
花青素
遗传转化
亚细胞定位
功能分析
Keywords
Solanum tuberosum
StCHS4
StCHS5
Flavonoid
Anthocyanin
Genetic transformation
Subcellular localization
Functional analysis
分类号
S632.09 [农业科学—蔬菜学]
Q78 [生物学—分子生物学]
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职称材料
题名
马铃薯DIR家族全基因组鉴定及表达模式分析
2
作者
张益瑄
马宇
王童童
盛苏奥
宋家凤
吕钊彦
朱晓彪
侯华兰
机构
安徽农业大学园艺学院
出处
《生物技术通报》
北大核心
2025年第3期123-136,共14页
基金
国家自然科学基金项目(32201853)
安徽省自然科学基金项目(2108085QC122)
+1 种基金
安徽省高校自然科学基金项目(KJ2020A0098)
安徽省大学生创新创业训练计划项目(S202310364091)。
文摘
【目的】基于最新版马铃薯基因组信息,鉴定DIR基因家族所有成员,并利用生物信息学技术和转录组数据,对DIR基因家族成员系统进化、基因结构、顺式元件及表达模式进行预测及分析,为深入研究DIR基因在马铃薯生长发育及胁迫响应中的功能提供参考。【方法】基于拟南芥DIR基因和Dirigent结构域模型,对马铃薯DIR家族成员进行全基因组鉴定。通过ExPASy、MEME、MCScanX、GSDS、PlantCARE和TBtools等生物信息学工具获取马铃薯DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、共线性、保守基序、基因结构和顺式作用元件等信息。基于转录组数据和定量PCR分析,了解DIR基因在不同组织和胁迫处理下的表达模式,挖掘生长发育及胁迫响应相关StDIR基因。【结果】马铃薯中共鉴定到34个DIR基因,不均匀分布于11条染色体上;StDIR基因分为3个亚组,同一亚组内成员的保守基序和基因结构相对一致,且大部分基因仅含有一个外显子;顺式作用元件分析发现StDIR基因启动子中含有多个激素诱导相关元件和非生物胁迫响应元件;共线性分析显示马铃薯中5个、13个和18个DIR基因分别与水稻、拟南芥和茄子中3个、15个和16个DIR基因存在共线性;表达模式分析发现StDIR基因在叶、根、匍匐茎和愈伤中相对高表达,而在萼片、心皮、雄蕊、花瓣中表达量较低;此外,StDIR基因对盐、干旱、高温和冷胁迫处理具有不同程度的响应,表明其在马铃薯非生物胁迫响应中发挥重要作用。【结论】马铃薯中共鉴定出34个DIR家族成员,分为3个亚组,同一亚组内保守motif和基因结构基本一致。StDIR基因在不同组织间表达模式存在差异,且对干旱和高温胁迫具有较显著响应。
关键词
马铃薯
DIR蛋白
基因家族
生物信息学
非生物胁迫
表达模式
Keywords
potato
DIR protein
gene family
bioinformatics
abiotic stress
expression profile
分类号
S532 [农业科学—作物学]
Q943.2 [生物学—植物学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
马铃薯StCHS4和StCHS5表达载体构建及功能分析
王童童
王文静
董欣宇
宋家凤
盛苏奥
程洁蓝
郑婷婷
吕钊彦
朱晓彪
侯华兰
《华北农学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
马铃薯DIR家族全基因组鉴定及表达模式分析
张益瑄
马宇
王童童
盛苏奥
宋家凤
吕钊彦
朱晓彪
侯华兰
《生物技术通报》
北大核心
2025
0
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已选择
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