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查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进展

分子植物育种 2023年第22期21卷 7545-7553页

作者：郭泽西刘露露孙大运潘凤英曲俊杰尹玲广西壮族自治区农业科学院广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室南宁530007

查尔酮合成酶(chalcone synthetase,CHS)是植物体内类黄酮合成途径中的关键酶,为类黄酮的合成提供了基本骨架。类黄酮不仅在逆境的抵抗、抗病害和信号传导方面扮演重要角色,在临床上还具有防癌、抗氧化、抗疟疾和抗动脉硬化等功能。本... 详细信息

查尔酮合成酶(chalcone synthetase,CHS)是植物体内类黄酮合成途径中的关键酶,为类黄酮的合成提供了基本骨架。类黄酮不仅在逆境的抵抗、抗病害和信号传导方面扮演重要角色,在临床上还具有防癌、抗氧化、抗疟疾和抗动脉硬化等功能。本研究围绕查尔酮合成酶的结构和定位、基因结构、翻译后调控和抗病机制等几个方面,对查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进行综述,为进一步研究查尔酮合成酶的分子调控机制和分子抗病育种提供一定的参考。

关键词：查尔酮合成酶抗病表达调控

红松查尔酮合成酶基因CHS密码子偏好性分析

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植物研究 2020年第3期40卷 447-457页

作者：李翔范作义王井源王淇李喜鹏王德秋孔令远曹森林孟庆刚赵曦阳林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学林学院哈尔滨150040 吉林省临江林业局临江134600

查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)广泛存在于植物体内,是花色素形成过程中一种重要的酶,可以进一步催化生成黄酮类化合物。本研究采用Codon W和EMBOSS在线软件对红松查尔酮合成酶基因CHS的密码子使用偏好性进行分析,并与北美乔松等... 详细信息

查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)广泛存在于植物体内,是花色素形成过程中一种重要的酶,可以进一步催化生成黄酮类化合物。本研究采用Codon W和EMBOSS在线软件对红松查尔酮合成酶基因CHS的密码子使用偏好性进行分析,并与北美乔松等其他24种植物的CHS基因以及模式植物基因组进行比较,对认识红松CHS基因的密码子使用偏好性,为选择适宜的表达系统奠定了一定的基础。研究结果表明:红松CHS基因编码区的有效密码子数(ENC)和GC含量分别为48.92和0.548,C+G含量高于A+T含量,密码子偏好以A/T结尾;多数植物CHS基因的G+C含量高于A+T含量,且密码子更偏好C/G结尾;聚类分析表明,红松与马尾松和赤松的密码子使用偏好性的相似性较高;密码子使用频率研究发现,红松CHS遗传转化与异源表达较优的受体可能是大肠杆菌和拟南芥。

关键词：红松查尔酮合成酶密码子偏好性聚类分析

藤茶查尔酮合成酶基因AgCHS1的克隆及功能鉴定

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中国农业科学 2020年第24期53卷 5091-5103页

作者：许明林世强倪冬昕伊恒杰刘江洪杨志坚郑金贵福建农林大学农学院/作物生物技术福建省高校重点实验室/作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室

【目的】查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮生物合成的第一个关键酶,从藤茶中克隆AgCHS1,分析其序列特征及其在藤茶中的组织表达特异性,通过体外酶活性检测和烟草遗传转化对其功能进行鉴定,为进一步研究藤茶类黄酮累积... 详细信息

【目的】查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮生物合成的第一个关键酶,从藤茶中克隆AgCHS1,分析其序列特征及其在藤茶中的组织表达特异性,通过体外酶活性检测和烟草遗传转化对其功能进行鉴定,为进一步研究藤茶类黄酮累积的调控机理提供理论基础。【方法】根据藤茶转录组测序结果设计引物,以藤茶叶片c DNA和基因组DNA为模板,PCR扩增得到AgCHS1。利用生物信息学方法分析该基因的序列特征,使用MEGA6和DNAMAN软件进行多重序列比对,并构建系统进化树。通过原核表达系统获得AgCHS1的重组蛋白,分析该重组蛋白对底物的催化活性,并通过高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)对酶促反应产物进行鉴定。利用qRT-PCR技术对AgCHS1在藤茶不同器官的表达水平进行分析,并采用硝酸铝比色法测定相应的总黄酮含量变化。构建植物过量表达载体,通过叶盘法转化烟草,筛选阳性转基因后代,对T代株系花瓣中的花青素和黄酮醇含量进行检测。【结果】AgCHS1的ORF长1 182 bp,编码393个氨基酸,基因组序列长1 315 bp,含2个外显子和1个内含子。生物信息学分析表明,AgCHS1为稳定的亲水蛋白。通过与其他物种的CHS蛋白多序列比对发现,AgCHS1含有查尔酮合成酶家族的特征序列和活性位点残基,包括丙二酰CoA结合位点和三联活性中心位点,与其他物种的CHS序列一致性较高。系统进化分析显示,AgCHS1与葡萄、山葡萄的CHS处于同一进化分支,亲缘关系最近。荧光定量PCR结果表明,AgCHS1在成熟叶和花中的表达量最高,在老叶中的表达量最低。藤茶不同器官的总黄酮含量与AgCHS1表达水平呈显著正相关。体外酶活性分析显示,重组的AgCHS1蛋白可以催化底物对-香豆酰辅酶A和丙二酰辅酶A生成柚皮素,说明该蛋白具有查尔酮合成酶活性。获得5株烟草转基因阳性株系,其中2株的花瓣颜色明显加深;与对照相比,转基因株系OE3、OE4花瓣中的花青素含量分别提高56.6%和25.3%,OE3的黄酮醇含量没有显著差异,OE4的黄酮醇含量提高39.1%。【结论】AgCHS1是藤茶中催化合成查尔酮的关键酶,过量表达AgCHS1可以提高转基因植物中花青素和黄酮醇的含量。

关键词：藤茶查尔酮合成酶酶活性花青素黄酮醇

异叶天南星查尔酮合成酶和异构酶基因的克隆及蛋白的结构性质分析

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中国中药杂志 2019年第9期44卷 1799-1807页

作者：张声祥施圆圆王晨凯赵德蕊杨青山马克龙吴家文安徽中医药大学研究生院安徽合肥230012 安徽中医药大学科研实验中心新安医学教育部重点实验室安徽合肥230038 安徽中医药大学药学院安徽合肥230012 安徽道地中药材品质提升协同创新中心安徽合肥230012 安徽省中医药科学院安徽合肥230012 安徽中医药大学中西医结合学院安徽合肥230012

查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)是黄酮类物质生物合成途径中的关键酶,该研究从中药异叶天南星(Arisaema heterophyllum Blume,Ah)转录组数据库中筛选出查尔酮合成酶基因(Ah CHS)和查尔酮异构酶基因(Ah CHI),利用RT-PCR技术克隆... 详细信息

查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)是黄酮类物质生物合成途径中的关键酶,该研究从中药异叶天南星(Arisaema heterophyllum Blume,Ah)转录组数据库中筛选出查尔酮合成酶基因(Ah CHS)和查尔酮异构酶基因(Ah CHI),利用RT-PCR技术克隆了它们的开放阅读框(ORF)部分,并对其编码蛋白Ah CHS和Ah CHI的理化性质、表达及结构特点进行分析。Ah CHS的ORF长度为1 176 bp,编码392个氨基酸的蛋白质;而Ah CHI的ORF长度为630 bp,编码蛋白含209个氨基酸。Ah CHS作为对称同二聚体,N端螺旋互相交换,每个单体由2个亚结构域组成,位于2个亚结构域之间交界处的4个保守的氨基酸残基构成了酶的活性中心; Ah CHI的三级结构采用了开放的β-三明治褶皱,1个大的β折叠片层(β4～β11)和1个α螺旋片层(α1～α7)组成其核心结构,其中β4,β5,α4和α6在不同物种间高度保守,部分疏水氨基酸形成了酶的活性位点。系统进化树分析发现Ah CHS与火鹤花CHS亲缘关系最近;而Ah CHI与紫牡丹CHI亲缘关系最近。表达分析表明编码Ah CHS的基因在根和块茎中的表达量明显比叶多,而编码Ah CHI的基因在块茎部位的表达量最高。该研究为Ah CHS和Ah CHI功能的进一步研究及植物黄酮类化合物生物合成途径的解析提供了基础。

关键词：异叶天南星基因克隆查尔酮合成酶查尔酮异构酶生物信息学分析

红瓤核桃JrbHLHA2转录因子靶向查尔酮合成酶基因JrCHS4调控种皮花青苷合成的功能研究

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果树学报 2024年第10期41卷 2002-2013页

作者：王磊樊璐李亚奇陈俊儒孟海军吴国良新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室新疆阿拉尔843300 河南农业大学园艺学院郑州450046

【目的】查尔酮合成酶(CHS)是植物花青苷合成途径中的第一个限速酶,探究红瓤核桃(Juglans regia ***-1)查尔酮合成酶(CHS)在种皮花青苷合成中的功能,为红瓤核桃的品种改良提供理论支撑。【方法】以红瓤核桃RW-1和普通核桃中林1号不同发... 详细信息

【目的】查尔酮合成酶(CHS)是植物花青苷合成途径中的第一个限速酶,探究红瓤核桃(Juglans regia ***-1)查尔酮合成酶(CHS)在种皮花青苷合成中的功能,为红瓤核桃的品种改良提供理论支撑。【方法】以红瓤核桃RW-1和普通核桃中林1号不同发育期的种皮为材料,根据qRT-PCR结果,筛选并克隆JrCHS4基因;克隆2种核桃JrCHS4的启动子序列,通过GUS染色和GUS蛋白定量分析启动子活性差异;通过酵母单杂交(Y1H)和双荧光素酶检测试验(LUC)验证上游bHLH转录因子对JrCHS4启动子的调控作用;通过农杆菌介导将JrCHS4瞬时转化烟草叶片,观察叶片颜色及花青苷含量的变化。【结果】花后60、120 d时仅JrCHS4在红瓤核桃种皮中的表达量显著高于普通核桃种皮且表达量差异最大,分别约为66.04、11970.93倍,花后90 d时除JrCHS4在2种核桃种皮中的表达量基本相同外,其他3个JrCHSs在红瓤核桃种皮中的表达量均显著低于普通核桃种皮,推测JrCHS4可能是红瓤核桃种皮花青苷合成的关键基因。GW-JrCHS4启动子与RW-JrCHS4启动子具有98.50%的同源性,含有许多响应激素如脱落酸、乙烯、赤霉素以及与逆境胁迫相关的顺式作用元件,与GW-JrCHS4启动子相比,RW-JrCHS4启动子缺失了1个MYB结合位点MYB1AT,插入了1个bHLH结合位点MYCCONSENSUSAT。GUS染色结果表明,RW-JrCHS4启动子诱导产生的蓝色深于GW-JrCHS4启动子诱导产生的蓝色;经GUS蛋白定量检测,RW-JrCHS4启动子活性显著高于GW-JrCHS4启动子活性,约是GW-JrCHS4启动子活性的1.17倍。酵母单杂交试验结果表明,JrbHLHA2可以特异性结合JrCHS4启动子;经LUC试验进一步验证,JrbHLHA2能够显著激活JrCHS4启动子的活性,其LUC/REN比值约是对照的2.45倍。瞬时转化JrCHS4的烟草叶片绿色变浅呈现轻微的红色,总花青苷含量得到了显著提高,约是对照的1.09倍,表明JrCHS4能够促进花青苷的生物合成与积累。【结论】红瓤核桃JrbHLHA2转录因子靶向查尔酮合成酶基因JrCHS4是调控红瓤核桃种皮花青苷合成的关键因素。

关键词：红瓤核桃花青苷查尔酮合成酶转录调控

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灯盏花查尔酮合成酶基因表达与灯盏乙素含量关系的研究

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中国中药杂志 2013年第14期38卷 2241-2244页

作者：刘涛牟兰梁艳丽王建军杨生超云南农业大学云南省优势中药材规范化种植工程研究中心云南昆明650201

目的:灯盏花的有效成分灯盏乙素是一种具有显著药理活性的黄酮类化合物,目前仍缺乏对其合成途径的相关认识。查尔酮合成酶(CHS)是黄酮类生物合成的一个关键酶,该研究旨在通过研究CHS表达水平与灯盏花中各组织灯盏乙素含量的变化规律,阐... 详细信息

目的:灯盏花的有效成分灯盏乙素是一种具有显著药理活性的黄酮类化合物,目前仍缺乏对其合成途径的相关认识。查尔酮合成酶(CHS)是黄酮类生物合成的一个关键酶,该研究旨在通过研究CHS表达水平与灯盏花中各组织灯盏乙素含量的变化规律,阐明该基因的表达模式与灯盏乙素含量之间的关系。方法:通过RT-PCR及RACE方法从灯盏花中克隆CHS基因全长,利用荧光定量PCR方法检测该基因在灯盏花各组织中的表达量,采用HPLC分析各组织中灯盏乙素的含量。结果:序列全长1 270 bp,编码405氨基酸,该基因DNA序列与菊科植物的同源基因相似性在80%左右,荧光定量显示CHS在叶中表达量最高,远高于根、茎和花;HPLC发现灯盏乙素在叶中含量最高,其次是花和茎,而在根中未检测到。结论:相关性分析表明CHS相对表达量与灯盏花不同部位灯盏乙素含量间呈正相关关系(r=0.761,P<0.05),说明灯盏乙素的生成与CHS基因的表达密切相关。

关键词：灯盏花灯盏乙素查尔酮合成酶

中间锦鸡儿查尔酮合成酶基因的克隆和表达分析

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基因组学与应用生物学 2016年第1期35卷 87-93页

作者：白洁杨杞郭琳王瑞刚张春林李国婧杨飞芸内蒙古农业大学生命科学学院呼和浩特010018 内蒙古包头市种子管理站包头014000 内蒙古农业大学食品科学与工程学院呼和浩特010018

查尔酮合成酶是黄酮类化合物合成途径的第一个关键酶。本研究通过其它豆科植物已知的查尔酮合成酶保守序列设计简并引物,扩增得到中间锦鸡儿查尔酮合成酶基因的保守片段,经RACE技术扩增得到基因全长。对该基因gDNA全长和cDNA全长分析显... 详细信息

查尔酮合成酶是黄酮类化合物合成途径的第一个关键酶。本研究通过其它豆科植物已知的查尔酮合成酶保守序列设计简并引物,扩增得到中间锦鸡儿查尔酮合成酶基因的保守片段,经RACE技术扩增得到基因全长。对该基因gDNA全长和cDNA全长分析显示,它是由一个内含子和两个外显子构成,该基因cDNA全长为1 548 bp,其中ORF(open reading frame)为1 176 bp,5'UTR(untranslated regions)为175 bp,3'UTR为196 bp,编码391个氨基酸,推测蛋白质质量为43.03 kD,等电点为6.24,是一种两性蛋白。序列比对和系统进化分析表明,该基因属于查尔酮合成酶家族,命名为CiCHS。实时荧光定量PCR检测发现,CiCHS在紫外处理下受到诱导,0.5 h表达量最高,之后不断降低。

关键词：中间锦鸡儿查尔酮合成酶基因克隆 RACE 黄酮

金花茶查尔酮合成酶基因CnCHS的克隆及遗传转化研究

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植物研究 2015年第3期35卷 327-332页

作者：周兴文李纪元朱宇林玉林师范学院生命科学与技术学院玉林537000 中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400

根据已发表的金花茶查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因(CnCHS)序列设计全长扩增引物,以金花茶花瓣总cDNA为模板进行PCR扩增,成功获得了该基因cDNA全长。将扩增所得全长产物连接PMD18-T载体后转化大肠杆菌*** DH5α,提取质粒后经... 详细信息

根据已发表的金花茶查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因(CnCHS)序列设计全长扩增引物,以金花茶花瓣总cDNA为模板进行PCR扩增,成功获得了该基因cDNA全长。将扩增所得全长产物连接PMD18-T载体后转化大肠杆菌*** DH5α,提取质粒后经酶切、测序鉴定后,将其与双元表达载体pCAMBIA1300连接,成功构建了CnCHS基因的正义表达载体pCAM-CnCHS。将该重组表达载体转化农杆菌EHA105后,利用农杆菌介导法将CnCHS基因转入烟草,获得转基因烟草18株。利用PCR法及Southern blotting对所获得的转基因植株进行鉴定,结果显示CnCHS基因成功整合到烟草基因组中,阳性率达67%,并获得了单拷贝转基因植株。这些结果表明本研究成功构建了金花茶CnCHS基因对烟草的遗传转化体系,为深入研究CnCHS基因的功能及其对花色的调控效应奠定了基础。

关键词：金花茶查尔酮合成酶表达载体转基因植株

苦荞查尔酮合成酶多克隆抗体制备及组织表达分析

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西北农业学报 2022年第11期31卷 1491-1498页

作者：李蒙陈鹏西安文理学院生物与环境工程学院西安710065 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

苦荞查尔酮合成酶(FtCHS)是黄酮类化合物合成过程中的限速酶之一,在苦荞黄酮类次生代谢物合成中起到重要作用。以苦荞种子灌浆期cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆获得FtCHS基因,通过生物信息学分析确定FtCHS的截短抗原基因序列(TrCHS)。... 详细信息

苦荞查尔酮合成酶(FtCHS)是黄酮类化合物合成过程中的限速酶之一,在苦荞黄酮类次生代谢物合成中起到重要作用。以苦荞种子灌浆期cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆获得FtCHS基因,通过生物信息学分析确定FtCHS的截短抗原基因序列(TrCHS)。再通过原核表达、亲和层析等方法制备并纯化TrCHS抗原,以纯化的抗原免疫大白兔获得TrCHS的多克隆抗体,利用半定量RT-PCR、Western blotting方法分析苦荞不同器官FtCHS的表达情况。结果表明,成功克隆FtCHS基因开放阅读框(ORF)大小为1182 bp,共编码393个氨基酸,通过原核表达获得TrCHS抗原的分子质量约34.71 ku,所制备的多克隆抗体具有较高的特异性,FtCHS基因在苦荞叶子、种子的表达量明显最高。

关键词：苦荞查尔酮合成酶原核表达抗体制备组织表达

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