高山红景天红景天甙生物合成相关基因的克隆及功能分析

论文题目: 高山红景天红景天甙生物合成相关基因的克隆及功能分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物化学与分子生物学

作者: 马兰青

导师: 李彦舫

关键词: 高山红景天,红景天甙,葡萄糖基转移酶,苯丙氨酸解氨酶,次生代谢,克隆

文献来源: 吉林大学

发表年度: 2005

论文摘要: 高山红景天是一种新兴适应原性珍稀药用植物。世界范围内对其特征性功能成分红景天甙和甙元酪醇的生物合成途径的研究尚属空白。本文采用cDNA末端快速克隆技术(RACE),以高山红景天为试材,分离得到与红景天甙和酪醇生物合成相关的两个基因,对其基因特性、基因功能进行了鉴定和分析。植物次生代谢中产生的小分子糖甙类化合物是由尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶(UDP-glucosyltransferase,UDPGT,UGTs)催化合成的。本文首次从高山红景天中克隆了UDP-葡萄糖基转移酶全长cDNA 序列,命名为UGT1。对UGT1 进行基因特性分析的基础上,构建了植物高效表达载体pBSUGT1 并利用农杆菌介导法转化回高山红景天,经过分子鉴定证明UGT1已经整合到高山红景天基因组DNA分子中并在转录水平大量表达。转UGT1 基因高山红景天愈伤组织红景天甙含量HPLC 测定结果表明,UGT1 的超表达使红景天甙含量大幅增加。酪醇在生物体内的合成目前只能够通过其分子结构和化学性质判断,苯丙烷类代谢途径中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)为酪醇的合成提供了碳架结构最为相似的前体化合物来源。本文首次从高山红景天中分离了在植物次生代谢中起关键作用的苯丙氨酸解氨酶全长cDNA 序列,命名为PALcl1。对其基因特性、表达模式以及PALcl1 基因差异表达组织中的红景天甙含量进行了分析,结果表明,PALcl1 在不同组织和有诱导条件存在的情况下的转录水平与红景天甙含量变化呈正相关。综上,通过对红景天甙生物合成途径上游、下游相关关键基因的分离、鉴定、分析起始了对红景天甙生物合成代谢途径分子机制分析,为最终阐明红景天甙的生物合成代谢通路奠定了基础。

论文目录:

前言

第一篇 文献综述

第一章 红景天植物研究综述

1.1 红景天的药用历史及药理作用

1.1.1 红景天的药用历史

1.1.2 红景天的化学成分

1.1.3 红景天生药分类学研究

1.1.4 红景天药理学研究

1.2 红景天种质资源与野生资源保护

1.2.1 红景天属植物生态学研究

1.2.2 红景天属植物种质资源研究

1.2.3 红景天属植物生殖生理致濒

1.3 红景天植物的生物学研究

1.3.1 组织培养及快速繁殖

1.3.2 细胞培养

1.3.3 酶活性和抗冻蛋白

第二章 药用植物次生代谢基因工程研究进展

2.1 次生代谢与次生代谢产物

2.1.1 次生代谢与次生代谢产物的概念

2.1.2 次生代谢产物的主要类型

2.1.3 次生代谢产物的主要功能

2.2 植物次生代谢物合成途径及调控

2.2.1 植物次生代谢合成途径

2.2.2 植物次生代谢调控

2.3 植物次生代谢的基因工程

2.3.1 次生代谢途径中关键酶的基因工程

2.3.2 次生代谢途径中调节基因或转录因子的基因工程

2.4 红景天甙生物合成相关酶

2.4.1 植物中的UDP-葡萄糖基转移酶

2.4.2 植物中的苯丙氨酸解氨酶

第二篇 研究内容

第一章 高山红景天UDP-葡萄糖基转移酶基因(UGT1)的分离及特性分析

1.1 材料与方法

1.1.1 材料

1.1.2 方法

1.2 结果与分析

1.2.1 总RNA 的提取

1.2.2 UGT1 基因3' 端序列的分离

1.2.3 UGT1 基因5' 端序列的克隆

1.2.4 UGT1基因的电子合并及全长cDNA的克隆

1.2.5 UGT1 基因的生物信息学分析

1.2.6 UGT1 基因的Southern blot 杂交分析

1.2.7 UGT1 基因的Northern blot 杂交分析

1.2.8 UGT1 基因转录水平差异组织中红景天甙含量(HPLC)分析

1.3 讨论

1.3.1 高山红景天UGT1 基因克隆方案的选择

1.3.2 高山红景天UGT1 基因序列分析及功能预测

1.3.3 高山红景天UGT1 基因特性分析

1.4 小结

第二章 UGT1 转化高山红景天及基因功能分析

2.1 材料与方法

2.1.1 材料

2.1.2 方法

2.2 结果与分析

2.2.1 pBSUGT1 表达载体的构建

2.2.2 UGT1 转基因高山红景天愈伤组织的获得

2.2.3 UGT1 转基因高山红景天植株的获得

2.2.4 高山红景天转基因材料的分子鉴定

2.2.5 转基因高山红景天愈伤组织红景天甙含量的HPLC 测定

2.3 讨论

2.3.1 UGT1 基因转化策略的确定

2.3.2 UGT1 功能分析

2.4 小结

第三章 高山红景天苯丙氨酸解氨酶基因(PALc11)的分离及表达特性分析

3.1 材料与方法

3.1.1 材料

3.1.2 方法

3.2 结果与分析

3.2.1 PALc11 基因3' 端序列的分离

3.2.2 PALc11 基因5' 端序列的克隆

3.2.3 PALc11 基因的电子合并及全长cDNA 的克隆

3.2.4 PALc11 基因的生物信息学分析

3.2.5 PALc11 基因的Southern blot 杂交分析

3.2.6 PALc11 基因的Northern blot 杂交分析

3.2.7 PALc11 基因转录水平差异组织中红景天甙含量HPLC 分析

3.3 讨论

3.3.1 PALc11 克隆策略的选择与序列分析

3.3.2 PALc11 的基因特性分析与功能推测

3.4 小结

结论

参考文献

CURRICULUM VITAE

致谢

导师简介

作者简介

中文摘要

英文摘要

发布时间: 2005-08-26

参考文献

• [1].二种与高山红景天红景天甙生物合成相关基因的分离及功能研究[D]. 张继星.吉林大学2007
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