基于RNA-seq的菘蓝CYP450基因家族分析及芥子油苷合成相关基因的初步研究
发布时间：2021-03-30 06:25
菘蓝（Isatisindigotica Fort.）为十字花科（Cruciferae）菘蓝属（Isatis）两年生草本植物,富含靛蓝、靛玉红、表告依春、色胺酮、谷甾醇、腺苷及芥子油苷等有效成分。其中芥子油苷在抗肿瘤和植物防御性反应方面发挥重要作用。细胞色素P450（CYP450）超家族中的CYP79s和CYP83s是芥子油苷核心结构形成过程中的关键酶基因。目前对菘蓝芥子油苷的研究主要集中在成分鉴定和种类分析上,对其生物合成途径的研究相对较少。本研究建立了不同诱导子（MeJA、YE、Ag+）处理和对照的菘蓝转录组数据库,对菘蓝CYP450基因家族成员进行分析,鉴定出芥子油苷合成相关的CYP450基因（IiCYP79B2、IiCYP79F1、IiCYP83A1、IiCYP83B1）,并对其进行克隆、生物信息学分析、表达模式探究及原核表达研究。相关结果对于探讨菘蓝CYP450基因功能多样性、进化地位提供分子依据。同时,为深入认识芥子油苷代谢途径和分子调控机制奠定了一定的研究基础。本论文获得的主要研究结果如下:（1）通过RNA-seq技术获得了经MeJA、YE、Ag+3种诱导子处理和对照菘蓝叶...
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICYP450Unigene长度分布
ＫＥＧＧ是有关基因代谢途径的公共数据库，ＫＥＧＧ注释结果表明（表２－５），??被注释到的５３个ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ全部属于一级通路（Ｐａｔｈｗａｙ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ〗）中的??“代谢（Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ）?”这一功能类别。在二级通路（Ｐａｔｈｗａｙ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ２）层次??上，“其他次生代谢产物的生物合成（Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｏｔｈｅｒ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ）?”??和“ＩＳ类和酮类化合物代谢（Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ?ｏｆ?ｔｅｒｐｅｎｏｉｄｓ?ａｎｄ?ｐｏｌｙｋｅｔｉｄｅｓ）?”被注释的??ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ数目最多，分别为５１个和３９个，这表明ＣＹＰ４５０基因主要参与??次生代谢产物的生物合成。另外，“氨基酸代谢（Ａｍｉｎｏ?ａｃｉｄ?ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ）?”和“脂??质代谢（Ｌｉｐｉｄ?ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ）”分别获得７个和２个ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ的注释信息。在??三级通路（Ｐａｔｈｗａｙ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ〗）中，“芪类化合物，二芳基庚醇化合物和姜辣素??的生物合成（Ｓｔｉｌｂｅｎｏｉｄ，ｄｉａｒｙｌｈｅｐｔａｎｏｉｄ?ａｎｄ?ｇｉｎｇｅｒｏｌ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）?”、“抒檬稀和??蒇稀降解（Ｌｉｍｏｎｅｎｅ?ａｎｄ?ｐｉｎｅｎｅ?ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）?”?注释到的?ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ?数目最??多，分别为３５个和３１个。“芥子油苷合成（Ｇｌｕｃｏｓｉｎｏｌａｔｅ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）?”注释到??６?个?ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ，分别是?ＣＹＰ７９Ｂ２、ＣＹＰ７９Ｂ３、ＣＹＰ７９Ｆ１、ＣＹＰ７９Ａ２、ＣＹＰ８３Ａ１??和ＣＹＰ８３
利用ＭＥＧＡ７对１７８个拟南芥ＣＹＰ４５０蛋白氨序列和４２个菘蓝ＣＹＰ４５０蛋白??序列进行多序列比对，并分别构建Ａ－ｔｙｐｅ和ｎｏｎ－Ａ－ｔｙｐｅＣＹＰ４５０系统发育树，结??果如图２－６、图２－７所示。由图可知，２５个菘蓝ＣＹＰ４５０蛋白属于Ａ－ｔｙｐｅ，分布在??１１个家族中。１７个務蓝ＣＹＰ４５０蛋白属于ｎｏｎ－Ａ－ｔｙｐｅ，分布在１２家族。Ａ－ｔｙｐｅ??ＣＹＰ４５０仅包括ＣＹＰ７１?Ｃｌａｎ，主要参与次级代谢物或天然产物的合成。ｎｏｎ－Ａ－ｔｙｐｅ??ＣＹＰ４５０?包括?７?个?Ｃｌａｎ，分别是?ＣＹＰ８５?Ｃｌａｎ、ＣＹＰ８６?Ｃｌａｎ、ＣＹＰ９７?Ｃｌａｎ、ＣＹＰ７２?Ｃｌａｎ、??ＣＹＰ７４Ｃｌａｎ、ＣＹＰ５１Ｃｌａｎ和ＣＹＰ７１０Ｃｌａｎ，主要参与甾醇，类胡萝卜素，月旨肪酸??和激素的代谢过程。??、為?§??ＨＣＹＰ７９Ｆ１?Ｔ—．?Ｊ?Ｉ一Ｌ?Ｉ?Ｐｉ?????灣样ｉ＇！爾ｗ??々＾?＾?＾??图２－６菘蓝和拟南芥Ａ－ｔｙｐｅ?ＣＹＰ４５０系统进化分析??三角符号表示菘蓝ＣＹＰ４５０??Ｆｉｇ．?２－６?Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ?ａｎａｌｙｓｅｓ?ｏｆ?Ａ－ｔｙｐｅ?ＣＹＰ４５０ｓ?ｆｒｏｍ?Ｉｓａｔｉｓ?ｉｎｄｉｇｏｔｉｃａ?Ｆｏｒｔ，?ａｎｄ?Ａｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]拟南芥硫苷生物合成相关基因的组织和胁迫诱导表达谱的全基因组分析[J]. 杜海,冉凤,刘静,文婧,马珊珊,柯蕴倬,孙丽萍,李加纳. 中国农业科学. 2016(15)
[2]青花菜萝卜硫素合成相关基因BoCYP83A1的克隆与表达分析[J]. 高灿红,董丽丽,关晓弯,赵良侠,林俊城,徐福乐,张水明. 西北植物学报. 2016(07)
[3]油菜BnCYP83B1基因的克隆与生长素相互作用的研究[J]. 程文财,丁聪聪,赵云,王茂林. 四川大学学报(自然科学版). 2014(05)
[4]化学诱导后白木香转录组文库的构建与测序[J]. 吴宏清,王磊,陶美华,高晓霞,白玲,章卫民. 生物技术通报. 2013(08)
[5]不同质量浓度脱落酸对小白菜硫代葡萄糖苷含量的影响[J]. 胡克玲,朱祝军. 华南农业大学学报. 2013(03)
[6]烟草细胞色素P450的基因组学分析[J]. 解敏敏,龚达平,李凤霞,刘贯山,孙玉合. 遗传. 2013(03)
[7]植物细胞色素P450在三萜皂苷生物合成中的功能研究进展[J]. 徐洁森,魏建和,陶韵文,孙晶,隋春. 中草药. 2012(08)
[8]板蓝根的化学成分研究[J]. 林子君,刘晓秋,韩娜,刘智惠,滕福康,殷军. 现代药物与临床. 2011(05)
[9]诱导子对丹参有效成分次生代谢的诱导与调控[J]. 李文渊,高伟,邵爱娟,何云飞,黄璐琦. 中国中药杂志. 2011(03)
[10]基于高通量测序454 GS FLX的丹参转录组学研究[J]. 李滢,孙超,罗红梅,李西文,牛云云,陈士林. 药学学报. 2010(04)
博士论文
[1]芥蓝萝卜硫苷生物合成主要基因表达特性及功能鉴定[D]. 尹玲.华南农业大学 2016
[2]葡萄糖和植物激素协同调控十字花科植物中芥子油苷生物合成的机制研究[D]. 苗慧莹.浙江大学 2015
硕士论文
[1]不结球白菜晚抽薹基因BcFLC1，BcFLC3的克隆及表达分析[D]. 荣子龙.南京农业大学 2009
本文编号：3109039
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICYP450Unigene长度分布
ＫＥＧＧ是有关基因代谢途径的公共数据库，ＫＥＧＧ注释结果表明（表２－５），??被注释到的５３个ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ全部属于一级通路（Ｐａｔｈｗａｙ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ〗）中的??“代谢（Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ）?”这一功能类别。在二级通路（Ｐａｔｈｗａｙ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ２）层次??上，“其他次生代谢产物的生物合成（Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｏｔｈｅｒ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ）?”??和“ＩＳ类和酮类化合物代谢（Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ?ｏｆ?ｔｅｒｐｅｎｏｉｄｓ?ａｎｄ?ｐｏｌｙｋｅｔｉｄｅｓ）?”被注释的??ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ数目最多，分别为５１个和３９个，这表明ＣＹＰ４５０基因主要参与??次生代谢产物的生物合成。另外，“氨基酸代谢（Ａｍｉｎｏ?ａｃｉｄ?ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ）?”和“脂??质代谢（Ｌｉｐｉｄ?ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ）”分别获得７个和２个ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ的注释信息。在??三级通路（Ｐａｔｈｗａｙ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ〗）中，“芪类化合物，二芳基庚醇化合物和姜辣素??的生物合成（Ｓｔｉｌｂｅｎｏｉｄ，ｄｉａｒｙｌｈｅｐｔａｎｏｉｄ?ａｎｄ?ｇｉｎｇｅｒｏｌ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）?”、“抒檬稀和??蒇稀降解（Ｌｉｍｏｎｅｎｅ?ａｎｄ?ｐｉｎｅｎｅ?ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）?”?注释到的?ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ?数目最??多，分别为３５个和３１个。“芥子油苷合成（Ｇｌｕｃｏｓｉｎｏｌａｔｅ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）?”注释到??６?个?ＣＹＰ４５０?Ｕｎｉｇｅｎｅ，分别是?ＣＹＰ７９Ｂ２、ＣＹＰ７９Ｂ３、ＣＹＰ７９Ｆ１、ＣＹＰ７９Ａ２、ＣＹＰ８３Ａ１??和ＣＹＰ８３
利用ＭＥＧＡ７对１７８个拟南芥ＣＹＰ４５０蛋白氨序列和４２个菘蓝ＣＹＰ４５０蛋白??序列进行多序列比对，并分别构建Ａ－ｔｙｐｅ和ｎｏｎ－Ａ－ｔｙｐｅＣＹＰ４５０系统发育树，结??果如图２－６、图２－７所示。由图可知，２５个菘蓝ＣＹＰ４５０蛋白属于Ａ－ｔｙｐｅ，分布在??１１个家族中。１７个務蓝ＣＹＰ４５０蛋白属于ｎｏｎ－Ａ－ｔｙｐｅ，分布在１２家族。Ａ－ｔｙｐｅ??ＣＹＰ４５０仅包括ＣＹＰ７１?Ｃｌａｎ，主要参与次级代谢物或天然产物的合成。ｎｏｎ－Ａ－ｔｙｐｅ??ＣＹＰ４５０?包括?７?个?Ｃｌａｎ，分别是?ＣＹＰ８５?Ｃｌａｎ、ＣＹＰ８６?Ｃｌａｎ、ＣＹＰ９７?Ｃｌａｎ、ＣＹＰ７２?Ｃｌａｎ、??ＣＹＰ７４Ｃｌａｎ、ＣＹＰ５１Ｃｌａｎ和ＣＹＰ７１０Ｃｌａｎ，主要参与甾醇，类胡萝卜素，月旨肪酸??和激素的代谢过程。??、為?§??ＨＣＹＰ７９Ｆ１?Ｔ—．?Ｊ?Ｉ一Ｌ?Ｉ?Ｐｉ?????灣样ｉ＇！爾ｗ??々＾?＾?＾??图２－６菘蓝和拟南芥Ａ－ｔｙｐｅ?ＣＹＰ４５０系统进化分析??三角符号表示菘蓝ＣＹＰ４５０??Ｆｉｇ．?２－６?Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ?ａｎａｌｙｓｅｓ?ｏｆ?Ａ－ｔｙｐｅ?ＣＹＰ４５０ｓ?ｆｒｏｍ?Ｉｓａｔｉｓ?ｉｎｄｉｇｏｔｉｃａ?Ｆｏｒｔ，?ａｎｄ?Ａｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]拟南芥硫苷生物合成相关基因的组织和胁迫诱导表达谱的全基因组分析[J]. 杜海,冉凤,刘静,文婧,马珊珊,柯蕴倬,孙丽萍,李加纳. 中国农业科学. 2016(15)
[2]青花菜萝卜硫素合成相关基因BoCYP83A1的克隆与表达分析[J]. 高灿红,董丽丽,关晓弯,赵良侠,林俊城,徐福乐,张水明. 西北植物学报. 2016(07)
[3]油菜BnCYP83B1基因的克隆与生长素相互作用的研究[J]. 程文财,丁聪聪,赵云,王茂林. 四川大学学报(自然科学版). 2014(05)
[4]化学诱导后白木香转录组文库的构建与测序[J]. 吴宏清,王磊,陶美华,高晓霞,白玲,章卫民. 生物技术通报. 2013(08)
[5]不同质量浓度脱落酸对小白菜硫代葡萄糖苷含量的影响[J]. 胡克玲,朱祝军. 华南农业大学学报. 2013(03)
[6]烟草细胞色素P450的基因组学分析[J]. 解敏敏,龚达平,李凤霞,刘贯山,孙玉合. 遗传. 2013(03)
[7]植物细胞色素P450在三萜皂苷生物合成中的功能研究进展[J]. 徐洁森,魏建和,陶韵文,孙晶,隋春. 中草药. 2012(08)
[8]板蓝根的化学成分研究[J]. 林子君,刘晓秋,韩娜,刘智惠,滕福康,殷军. 现代药物与临床. 2011(05)
[9]诱导子对丹参有效成分次生代谢的诱导与调控[J]. 李文渊,高伟,邵爱娟,何云飞,黄璐琦. 中国中药杂志. 2011(03)
[10]基于高通量测序454 GS FLX的丹参转录组学研究[J]. 李滢,孙超,罗红梅,李西文,牛云云,陈士林. 药学学报. 2010(04)
博士论文
[1]芥蓝萝卜硫苷生物合成主要基因表达特性及功能鉴定[D]. 尹玲.华南农业大学 2016
[2]葡萄糖和植物激素协同调控十字花科植物中芥子油苷生物合成的机制研究[D]. 苗慧莹.浙江大学 2015
硕士论文
[1]不结球白菜晚抽薹基因BcFLC1，BcFLC3的克隆及表达分析[D]. 荣子龙.南京农业大学 2009
本文编号：3109039
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