玉米萜烯合酶ZmTPS7、ZmKSL2及ZmKSL4的功能鉴定
发布时间：2021-11-26 11:01
玉米（ZeamaysL.）是重要粮食经济作物,生物和非生物胁迫都会导致其产量和品质的下降。玉米在受到胁迫时会产生许多小分子次生代谢化合物,其中数量最多的是萜类,包括具有抗病活性和昆虫拒食活性的萜类植保素zealexin和kauralexin。萜类是由萜烯合酶催化前体（FPP/GPP/GGPP）环化并被进一步修饰形成。玉米中已经鉴定了多个萜烯合酶,如单萜合酶ZmTPS26、倍半萜合酶ZmTPS6/11以及二萜合酶ZmKSL5等。但玉米基因组中还存在着许多未被鉴定功能的萜烯合酶。本研究是对玉米中三个未知功能的萜烯合酶ZmTPS7、ZmKSL2和ZmKSL4进行研究。首先利用微生物代谢工程进行重组表达,通过GC-MS检测其催化产物,最终确定其生化功能。并对ZmTPS7主要产物进行体外抑菌试验,探索其抑菌活性。同时分析了这三个萜烯合酶在各种胁迫和激素处理下的基因表达模式,初步确定了其生物学功能。主要结果如下:1.本研究证明玉米萜烯合酶ZmTPS7是一个τ-cadinol合酶。我们将FPP合酶与ZmTPS7在大肠杆菌中进行重组表达,并利用GC-MS检测其催化产物。结果发现ZmTPS7能催化FPP...
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３ＺｍＴＰＳ７蛋白纯化??注：箭头代表目标蛋白??
发现该蛋白能催化／ｒａｍ－ＦＰＰ形成Ｔ－ｃａｄｉｎｏ丨，与微生物代谢工程所得的结果一致。然??后检测在不同ｐＨ条件下该酶的催化活性，结果显示ＺｍＴＰＳ７在ｐＨ６－ｐＨ９时均有活性，??且在ｐＨ为８的时候活性最高（图４?ａ），与已经报导的倍半萜合酶的最适ＰＨ值相似。??之前的研究发现作为辅助因子的二价金属阳离子对于酶的活性影响较大，本文选择了??不同的二价金属离子进行研究，结果发现１〇?Ｍｇ２＋是ＺｍＴＰＳ７的最适金属辅助因??子（图４?ｂ）。同时本研究还进行了酶动力学分析，结果发现ＺｍＴＰＳ７的酶动力学参??数仏为６．５±０．３ｎＭ，值为（１．３６±０．０２）?ｘ１（Ｔ３ｓ－１。与其他植物的倍半萜合酶的??酶动力学参数是相似的，更进一步证明ＺｍＴＰＳ７是倍半萜合酶。??ａ?Ｉ?ｂ??６０?Ｔ?５０?１??３?Ｉ?３?Ｉ?＞１０ｍＭ??｜?５〇?．?｜?Ｉ?｜?４０?？?Ｂ〇－２５ｍＭ??ｌ?ｉ?Ｉ！??１?ＡＵＬ１：?ｉｉｉｌ！??５?６?７?８?９?１０?Ｍｇ?Ｍｎ?Ｚｎ?Ｃａ?Ｃｕ?ｎｏｎｅ??图４?ＺｍＴＰＳ７的最适ｐＨ与金属辅助因子??ａ，ｐＨ决定ＺＩｎＴＰＳ７的活性，该反应是在１０ｍＭＭｇ２＋辅助因子存在下进行的体外实验。ｂ，金属辅??助因子对ＺｍＴＰＳ７的影响，选择１０?ｍＭ和０．２５?ｍＭ两个浓度来进行体外实验。同时所有的实验??都设置了三个重复。??Ｆｉｇ?４?ｐＨ?ｏｐｔｉｍｕｍ?ａｎｄ?ｍｅｔａｌｉｏｎ?ｃｏｆａｃｔｏｒｓ?ｏｆ?ＺｍＴＰＳ７??ａ
胁迫所诱导。在不做处理的条件下，不管是无菌苗还是土壤里中的玉米幼苗，加７＾５７??在地上部分的表达量均要高于地下部分的表达量，说明其本底表达量主要集中于地上??部分的叶片（图５?ａ－ｂ）。对于生物与非生物胁迫诱导来说，禾谷镰刀菌与ＭｅＪＡ均??能显著诱导玉米叶片中的表达（图９?ｃｄ）。植物激素ＡＢＡ也能极显著诱导??在根中表达，尤其是在处理２４?ｈ后，它能被诱导增加２０倍（图５?ｅ）。但是??在用ＡＢＡ处理地下的根后，地上部分的表达量被抑制，尤其在１２?ｈ和２４?ｈ??时被极显著抑制（图６）。这与地下部分的表达模式完全相反，可能是由于地上地下??存在不同的调控方式，因此要想更深入的了解必须进行进一步的研究。??２６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物萜类生物合成与抗虫反应[J]. 陈晓亚,王凌健,毛颖波,杨长青. 生命科学. 2015(07)
[2]植物萜类次生代谢及其调控[J]. 王凌健,方欣,杨长青,李建戌,陈晓亚. 中国科学:生命科学. 2013(12)
[3]倍半萜类化合物生物活性研究进展[J]. 朴英花,朴惠顺. 职业与健康. 2012(18)
[4]次生代谢产物与植物抗病防御反应[J]. 郭艳玲,张鹏英,郭默然,陈靠山. 植物生理学报. 2012(05)
[5]植物萜类化合物的生物合成及应用[J]. 占爱瑶,由香玲,詹亚光. 生物技术通讯. 2010(01)
[6]植物萜类化合物的天然合成途径及其相关合酶[J]. 张长波,孙红霞,巩中军,祝增荣. 植物生理学通讯. 2007(04)
[7]植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展[J]. 马靓,丁鹏,杨广笑,何光源. 生物技术通报. 2006(S1)
[8]萜类生物合成的基因操作[J]. 黄瑛,曾庆平. 中国生物工程杂志. 2006(01)
[9]植物萜类化合物的生物合成途径及其关键酶的研究进展[J]. 罗永明,刘爱华,李琴,黄璐琦. 江西中医学院学报. 2003(01)
[10]青蒿素研究进展[J]. 李伟,石崇荣. 中国药房. 2003(02)
博士论文
[1]棉属（Gossypium）特殊腺体发育相关基因和棉酚合成关键酶基因的克隆及棉酚的分析[D]. 蔡应繁.四川大学 2003
本文编号：3520011
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３ＺｍＴＰＳ７蛋白纯化??注：箭头代表目标蛋白??
发现该蛋白能催化／ｒａｍ－ＦＰＰ形成Ｔ－ｃａｄｉｎｏ丨，与微生物代谢工程所得的结果一致。然??后检测在不同ｐＨ条件下该酶的催化活性，结果显示ＺｍＴＰＳ７在ｐＨ６－ｐＨ９时均有活性，??且在ｐＨ为８的时候活性最高（图４?ａ），与已经报导的倍半萜合酶的最适ＰＨ值相似。??之前的研究发现作为辅助因子的二价金属阳离子对于酶的活性影响较大，本文选择了??不同的二价金属离子进行研究，结果发现１〇?Ｍｇ２＋是ＺｍＴＰＳ７的最适金属辅助因??子（图４?ｂ）。同时本研究还进行了酶动力学分析，结果发现ＺｍＴＰＳ７的酶动力学参??数仏为６．５±０．３ｎＭ，值为（１．３６±０．０２）?ｘ１（Ｔ３ｓ－１。与其他植物的倍半萜合酶的??酶动力学参数是相似的，更进一步证明ＺｍＴＰＳ７是倍半萜合酶。??ａ?Ｉ?ｂ??６０?Ｔ?５０?１??３?Ｉ?３?Ｉ?＞１０ｍＭ??｜?５〇?．?｜?Ｉ?｜?４０?？?Ｂ〇－２５ｍＭ??ｌ?ｉ?Ｉ！??１?ＡＵＬ１：?ｉｉｉｌ！??５?６?７?８?９?１０?Ｍｇ?Ｍｎ?Ｚｎ?Ｃａ?Ｃｕ?ｎｏｎｅ??图４?ＺｍＴＰＳ７的最适ｐＨ与金属辅助因子??ａ，ｐＨ决定ＺＩｎＴＰＳ７的活性，该反应是在１０ｍＭＭｇ２＋辅助因子存在下进行的体外实验。ｂ，金属辅??助因子对ＺｍＴＰＳ７的影响，选择１０?ｍＭ和０．２５?ｍＭ两个浓度来进行体外实验。同时所有的实验??都设置了三个重复。??Ｆｉｇ?４?ｐＨ?ｏｐｔｉｍｕｍ?ａｎｄ?ｍｅｔａｌｉｏｎ?ｃｏｆａｃｔｏｒｓ?ｏｆ?ＺｍＴＰＳ７??ａ
胁迫所诱导。在不做处理的条件下，不管是无菌苗还是土壤里中的玉米幼苗，加７＾５７??在地上部分的表达量均要高于地下部分的表达量，说明其本底表达量主要集中于地上??部分的叶片（图５?ａ－ｂ）。对于生物与非生物胁迫诱导来说，禾谷镰刀菌与ＭｅＪＡ均??能显著诱导玉米叶片中的表达（图９?ｃｄ）。植物激素ＡＢＡ也能极显著诱导??在根中表达，尤其是在处理２４?ｈ后，它能被诱导增加２０倍（图５?ｅ）。但是??在用ＡＢＡ处理地下的根后，地上部分的表达量被抑制，尤其在１２?ｈ和２４?ｈ??时被极显著抑制（图６）。这与地下部分的表达模式完全相反，可能是由于地上地下??存在不同的调控方式，因此要想更深入的了解必须进行进一步的研究。??２６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物萜类生物合成与抗虫反应[J]. 陈晓亚,王凌健,毛颖波,杨长青. 生命科学. 2015(07)
[2]植物萜类次生代谢及其调控[J]. 王凌健,方欣,杨长青,李建戌,陈晓亚. 中国科学:生命科学. 2013(12)
[3]倍半萜类化合物生物活性研究进展[J]. 朴英花,朴惠顺. 职业与健康. 2012(18)
[4]次生代谢产物与植物抗病防御反应[J]. 郭艳玲,张鹏英,郭默然,陈靠山. 植物生理学报. 2012(05)
[5]植物萜类化合物的生物合成及应用[J]. 占爱瑶,由香玲,詹亚光. 生物技术通讯. 2010(01)
[6]植物萜类化合物的天然合成途径及其相关合酶[J]. 张长波,孙红霞,巩中军,祝增荣. 植物生理学通讯. 2007(04)
[7]植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展[J]. 马靓,丁鹏,杨广笑,何光源. 生物技术通报. 2006(S1)
[8]萜类生物合成的基因操作[J]. 黄瑛,曾庆平. 中国生物工程杂志. 2006(01)
[9]植物萜类化合物的生物合成途径及其关键酶的研究进展[J]. 罗永明,刘爱华,李琴,黄璐琦. 江西中医学院学报. 2003(01)
[10]青蒿素研究进展[J]. 李伟,石崇荣. 中国药房. 2003(02)
博士论文
[1]棉属（Gossypium）特殊腺体发育相关基因和棉酚合成关键酶基因的克隆及棉酚的分析[D]. 蔡应繁.四川大学 2003
本文编号：3520011
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