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红花NAC基因家族鉴定及干旱胁迫响应分析

中国中药杂志 2022年第20期47卷 5520-5529页

作者：詹鹏钟祖昌向妮艳覃瑞江雄波刘虹中南民族大学生命科学学院生物技术国家民委重点实验室武陵山区特色资源植物种质保护与利用湖北省重点实验室湖北武汉430074 湖北生态职业技术学院湖北武汉430200

NAC(NAM/ATAF/CUC)转录因子是植物最大的转录基因家族之一,在植物应对干旱胁迫中具有重要作用。为了研究NAC基因家族在红花中的数量及功能,该文以红花的全基因组数据为基础,利用生物信息学手段对红花NAC基因家族成员进行鉴定,并分析了... 详细信息

NAC(NAM/ATAF/CUC)转录因子是植物最大的转录基因家族之一,在植物应对干旱胁迫中具有重要作用。为了研究NAC基因家族在红花中的数量及功能,该文以红花的全基因组数据为基础,利用生物信息学手段对红花NAC基因家族成员进行鉴定,并分析了其理化性质、染色体定位、系统进化、基因结构、保守结构域及保守基序。同时,利用qRT-PCR方法分析了4个NAC基因在干旱胁迫处理不同时间后的转录水平。结果表明,红花NAC基因家族有87个成员,不均匀分布在11条染色体上,其中第12号染色体不存在NAC基因;87个NAC基因氨基酸数目为103~974个,CDS数目为3~9个;进化分析可将其分为17个亚家族;保守结构域分析大多数基因含有5个保守的亚结构域A~E;保守基序分析发现,motif2在NAC基因中最保守。表达模式分析发现干旱胁迫不同处理时间后,4个与抗旱相关的NAC基因在叶片中的转录水平均呈上调趋势,推测这4个NAC基因可能与红花抗旱性有关。该研究为红花NAC转录因子进一步功能研究奠定了理论基础,为培育耐旱性红花品种提供参考依据。

关键词：红花 NAC基因家族干旱胁迫转录水平

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红花治疗缺血性脑卒中的机制研究进展

中国中药杂志 2022年第17期47卷 4574-4582页

作者：陈俊仁谢晓芳曹小玉李刚敏尹彦棚彭成西南特色中药资源国家重点实验室成都中医药大学药学院四川成都611137

红花治疗缺血性脑卒中疗效显著,黄酮类成分是其治疗缺血性脑卒中的主要物质基础,包括红花黄色素、羟基红花黄色素A、烟花苷、红花黄色素B、山柰酚-3-O-芸香糖苷等,且以羟基红花黄色素A的研究最为广泛。目前的研究显示,红花可从减轻炎症... 详细信息

红花治疗缺血性脑卒中疗效显著,黄酮类成分是其治疗缺血性脑卒中的主要物质基础,包括红花黄色素、羟基红花黄色素A、烟花苷、红花黄色素B、山柰酚-3-O-芸香糖苷等,且以羟基红花黄色素A的研究最为广泛。目前的研究显示,红花可从减轻炎症反应、氧化应激和内质网应激,抑制神经细胞凋亡和血小板聚集,增加血流量等方面预防和治疗缺血性脑卒中。其中,红花能够调控核转录因子(nuclear factor, NF)-κB、丝裂原活化蛋白激酶、信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)信号通路以及NF-κB/核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3通路,抑制环氧合酶-2/前列腺素D2/D前列腺素受体通路的激活缓解缺血性脑卒中过程中的炎症发展;红花可通过抑制氧化和硝化作用、调节自由基、调控一氧化氮/诱导型一氧化氮合酶信号分子等途径发挥抗氧化应激损伤的作用;而介导Janus激酶2/STAT3/细胞因子信号蛋白3抑制因子和磷酸肌苷3-激酶/蛋白激酶B/糖原合成酶激酶-3β信号通路的活化、调控基质金属蛋白酶抑制剂/基质金属蛋白酶信号分子的释放是红花抑制神经细胞凋亡的主要途径。此外,红花还能通过调节自噬和内质网应激发挥其治疗缺血性脑卒中的作用。该文通过文献整理的方法对红花治疗缺血性脑卒中的分子机制进行归纳和总结,旨在为红花的临床应用提供参考。

关键词：红花羟基红花黄色素A 缺血性脑卒中研究进展

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红花中1对倍半萜对映异构体的研究

中国中药杂志 2022年第20期47卷 5530-5536页

作者：李雷彭成李馨蕊周勤梅蒙春旺吴光栩刘娟熊亮成都中医药大学药学院西南特色中药资源国家重点实验室四川成都611137 成都中医药大学西南特色药材创新药物成分研究所四川成都611137 成都中医药大学中医药创新研究院四川成都611137

采用硅胶、Toyopearl HW-40F凝胶柱色谱、制备薄层色谱以及半制备高效液相色谱等分离技术,对红花Carthamus tinctorius的化学成分进行研究,运用MS、1D-NMR、2D-NMR、单晶X射线衍射等现代波谱学手段共鉴定了5个化合物,分别为(-)-(2S,3S,5... 详细信息

采用硅胶、Toyopearl HW-40F凝胶柱色谱、制备薄层色谱以及半制备高效液相色谱等分离技术,对红花Carthamus tinctorius的化学成分进行研究,运用MS、1D-NMR、2D-NMR、单晶X射线衍射等现代波谱学手段共鉴定了5个化合物,分别为(-)-(2S,3S,5S,7S,10R)-桉叶烷-4(15)-烯-2,3,11-三醇(1a)、(+)-(2R,3R,5R,7R,10S)-桉叶烷-4(15)-烯-2,3,11-三醇(1b)、rosin(2)、(+)-syringaresinol(3)和反式-1-(4′-羟基苯基)-丁-1-烯-3-酮(4),包含1对倍半萜对映异构体1a和1b,其中1a为新化合物,命名为(-)-plucheol A。活性筛选表明化合物1a具有一定的抗氧化活性,在100μmol·L时对ABTS和DPPH·的清除率分别为30.98%±4.17%、27.52%±1.24%,1b无明显的抗氧化活性,此外,1a和1b均无明显的抗炎活性。

关键词：红花倍半萜对映异构体绝对构型抗氧化活性

红花不同花色变异类型叶绿体基因组特征与系统进化分析

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中草药 2023年第1期54卷 262-271页

作者：丁怡宁毕光耀胡赛文周艳李贺敏夏至河南农业大学农学院河南郑州450046

目的以红花Carthamus tinctorius不同花色变异类型为材料,比较分析其叶绿体基因组结构及其与近缘类群的系统发育关系,为中药材红花种质资源鉴定和群体遗传学研究奠定基础。方法利用华大MGISEQ-2000PE150测序平台,双末端测序策略对红... 详细信息

目的以红花Carthamus tinctorius不同花色变异类型为材料,比较分析其叶绿体基因组结构及其与近缘类群的系统发育关系,为中药材红花种质资源鉴定和群体遗传学研究奠定基础。方法利用华大MGISEQ-2000PE150测序平台,双末端测序策略对红花不同花色类型全基因组DNA建库测序,用NOVOPlasty组装叶绿体基因组,采用最大似然法(maximum Likelihood,ML)构建系统进化树。结果红花3种花色变异类型叶绿体基因组全长均为153114bp,完全一致,GC值均为37.8%,具1个典型的四分区域结构,包括1个大单拷贝区(large single copy region,LSC)、1对反向重复区(inverted repeats,IR)和1个短单拷贝区(small single copy,SSC),4个区序列长度分别为84 128、25 194、18 598 bp。红花的叶绿体基因组均有130个基因,其中编码蛋白基因、r RNA基因与tRNA基因的数量均为84、8、38个。系统进化分析表明,红花3种花色变异类型聚在一支,与菜蓟族的铺散矢车菊构成一单系分支,具有100%支持率。结论叶绿体基因组数据支持红花3种花色变异类型来源为同一种,药用植物红花(所在红花属)隶属于菊科菜蓟族的矢车菊亚族。

关键词：红花叶绿体基因组组装系统发育近缘类群

红花类黄酮3-O-糖基转移酶基因CtUF3GT的克隆及功能鉴定

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药学学报 2022年第8期57卷 2543-2551页

作者：谭政委鲁丹丹李磊余永亮许兰杰董薇杨红旗杨青李春明安素妨梁慧珍河南省农业科学院芝麻研究中心河南郑州450002

UDP-葡萄糖:类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(UF3GT)以黄酮醇、二氢黄酮醇或花青素作为受体,以UDP-葡萄糖作为供体催化生成类黄酮3-O-糖苷类化合物。本研究以红花为材料,基于同源比对和转录组数据分析,筛选并克隆得到1条UF3GT基因命名为CtUF3G... 详细信息

UDP-葡萄糖:类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(UF3GT)以黄酮醇、二氢黄酮醇或花青素作为受体,以UDP-葡萄糖作为供体催化生成类黄酮3-O-糖苷类化合物。本研究以红花为材料,基于同源比对和转录组数据分析,筛选并克隆得到1条UF3GT基因命名为CtUF3GT(GenBank登录号OM948976)。CtUF3GT开放阅读框为1446 bp,编码481个氨基酸,推测其分子质量为52.36 kD,理论等电点为5.33。生物学信息分析表明CtUF3GT具有植物UGT家族成员特有的PSPG基序,多重序列比对显示,CtUF3GT与来自菊科植物中的UF3GT同源性较高,系统进化分析表明CtUF3GT与其他物种中已鉴定的UF3GT聚为一类。体外催化功能鉴定显示,CtUF3GT催化山柰酚和槲皮素生成山柰酚-3-O-葡萄糖苷和槲皮素-3-O-葡萄糖苷,并且对山柰酚具有较高的底物偏好性;qRT-PCR分析表明,UF3GT基因在花中表达量最高,叶中次之,在苞片和茎中表达量极低,在根中无表达。在花发育的不同时期,UF3GT基因的表达量呈现先升高后降低的趋势,白色和红色红花两个品种中CtUF3GT基因的表达量在花发育的S1、S2、S5、S6、S7时期均差异极显著(P红花中CtUF3GT基因表达量是红色红花中的5.3倍和3.1倍。该研究为进一步探索CtUF3GT基因在红花类黄酮次生代谢产物合成积累机制中的作用奠定了基础。

关键词：红花 CtUF3GT 基因克隆功能鉴定

红花光调控信号途径关键基因CtHY5的克隆及表达分析

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中草药 2022年第18期53卷 5825-5833页

作者：谭政委鲁丹丹李磊余永亮许兰杰杨红旗杨青董薇李春明安素妨芦海灵梁慧珍河南省农业科学院芝麻研究中心河南郑州450002

目的以药用植物红花Carthamus tinctorius为研究对象,克隆光信号途径关键转录因子HY5基因,并对其进行生物信息学和表达模式分析,为红花HY5基因的功能研究提供参考。方法以红花转录数据为参考,设计引物,采用PCR扩增方法从红花中克隆得... 详细信息

目的以药用植物红花Carthamus tinctorius为研究对象,克隆光信号途径关键转录因子HY5基因,并对其进行生物信息学和表达模式分析,为红花HY5基因的功能研究提供参考。方法以红花转录数据为参考,设计引物,采用PCR扩增方法从红花中克隆得到HY5的全长c DNA和DNA序列。运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测编码蛋白的结构与功能,并通过荧光定量PCR方法检测CtHY5基因在红花不同组织及花发育不同时期的表达情况。结果 CtHY5基因的c DNA全长为462 bp,编码153个氨基酸,DNA全长为1941 bp,包含4个外显子和3个内含子。生物信息学分析表明,CtHY5为亲水性蛋白,定位于细胞核中。系统进化树及模体结构分析结果表明CtHY5与来自菊科的刺菜蓟、黄花蒿、薇甘菊、向日葵、莴苣中的HY5进化关系较近。定量分析表明,在白色红花和红色红花中,CtHY5基因均在花中表达量最高,其次为茎和苞片,在根中表达量最低。此外,除了根外,CtHY5基因在白色红花各组织中的表达量要明显高于红色红花。结论首次从红花中克隆得到了光信号途径关键转录因子CtHY5基因,并研究了该基因在不同花色红花品系中的表达模式,为进一步研究其生物学功能奠定了基础。

关键词：红花光信号途径 HY5 基因克隆表达分析

红花CtANR2和CtANR3基因的克隆、结构及表达模式分析

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华北农学报 2023年第1期38卷 84-93页

作者：鲁丹丹谭政委余永亮李磊许兰杰杨红旗杨青董薇安素妨梁慧珍河南省农业科学院芝麻研究中心河南郑州450002

原花青素是植物中广泛存在的一类黄酮类化合物,是人类膳食的重要营养成分,在防治病虫害方面也发挥着重要作用,花青素还原酶(ANR)是合成原花青素的关键酶。以大果球红花品种为材料,克隆得到2个CtANR基因。生物信息学分析表明,CtANR2和CtA... 详细信息

原花青素是植物中广泛存在的一类黄酮类化合物,是人类膳食的重要营养成分,在防治病虫害方面也发挥着重要作用,花青素还原酶(ANR)是合成原花青素的关键酶。以大果球红花品种为材料,克隆得到2个CtANR基因。生物信息学分析表明,CtANR2和CtANR3的编码区分别为1020,1023 bp,对应基因组序列中均含有5个外显子和4个内含子,第1个外显子长度不同,其余4个外显子长度一致,内含子长度差异较大。CtANR2和CtANR3基因编码蛋白质的氨基酸数目分别为339,340个,二级结构都主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,都属于水溶性蛋白,但CtANR2蛋白不稳定,而CtANR3为稳定的亲水性蛋白。此外,2个蛋白质都不存在信号肽和跨膜结构,可能定位于细胞外。序列比对及系统进化分析表明,CtANR2和CtANR1同源性最高,亲缘关系最近,3个CtANR蛋白与菊科植物ANR蛋白进化关系最近,与茄科、锦葵科和桑科植物ANR蛋白也同属一个大分支。组织特异性表达分析发现,CtANR2和CtANR1组织表达模式相似,都是在花中的表达量最高,初期果球表达量最低,而CtANR3则在苞片中表达量最高,根和初期果球中表达量最低。三者在不同激素胁迫下呈现出不同的表达模式,CtANR2和CtANR1在不同激素处理后表达量均下降,而CtANR3在5种激素处理后表达量均有不同程度的升高。以上结果表明,红花3个CtANR基因可能在红花不同发育阶段及抵抗非生物胁迫中有不同的分工。

关键词：红花花青素还原酶基因克隆基因结构表达模式

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红花采摘机器人集条预定位机构设计与试验

农业工程学报 2021年第15期37卷 10-19页

作者：陈飞葛云张立新戚祝晖曾海峰石河子大学机械电气工程学院石河子832000 兵团工业技术研究院石河子832000

针对红花选择性采收中枝条摆动干扰识别和采摘的问题,该研究结合红花独特的生长特性,提出一种在识别前调整红花植株形态的集条预定位原理,设计了一种红花采摘机器人集条预定位机构,确定了红花植株集条机构和主干位置识别机构的主要结构... 详细信息

针对红花选择性采收中枝条摆动干扰识别和采摘的问题,该研究结合红花独特的生长特性,提出一种在识别前调整红花植株形态的集条预定位原理,设计了一种红花采摘机器人集条预定位机构,确定了红花植株集条机构和主干位置识别机构的主要结构参数,并通过分析获得集条作业与主干位置识别作业中凸轮各工作段的对应关系。田间试验表明:在集条夹持板间距和上沿圆弧半径分别为50和292 mm的情况下,防摆动枝条露出长度合格率为80.53%,夹果率为2.04%,植株损伤率为0.47%,果球损伤率为1.04%,幅宽比为16.64%,果球分散度为83.76%,果球遮挡率为6.51%,集条预定位作业可有效降低枝条的摆动,使整株红花果球呈条状有序分布,最终降低整株红花的识别和采摘难度。该研究可为红花自动化采摘提供参考。

关键词：机器人设计试验红花选择性采收集条预定位

红花花青素还原酶基因ANR的克隆及表达分析

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核农学报 2022年第3期36卷 517-526页

作者：鲁丹丹谭政委李磊余永亮许兰杰杨红旗董薇梁慧珍河南省农业科学院芝麻研究中心河南郑州450002

花青素还原酶(ANR)是类黄酮代谢途径下游合成原花青素的关键酶,对花青素含量有一定的负调控作用。为探索ANR基因在红花(Carthamus tinctorius L.)中的序列特征及其与红花花色的关系,采用反转录PCR方法从红花中克隆ANR基因,对其进行生物... 详细信息

花青素还原酶(ANR)是类黄酮代谢途径下游合成原花青素的关键酶,对花青素含量有一定的负调控作用。为探索ANR基因在红花(Carthamus tinctorius L.)中的序列特征及其与红花花色的关系,采用反转录PCR方法从红花中克隆ANR基因,对其进行生物信息学和系统进化分析,并检测了其在不同花色红花品种的不同组织部位及不同花期的表达量。结果表明,CtANR最长开放阅读框(ORF)为1020 bp,编码339个氨基酸,分子量为37958.28,理论等电点为5.87,为不稳定的亲水性蛋白,属于NADB-Rossmann超家族,二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲组成。CtANR和刺菜蓟ANR的同源性最高,为83.98%,与刺菜蓟ANR的亲缘关系最近,与梅花、欧洲甜樱桃ANR的亲缘关系较远,模体基序相差较大。定量分析表明,红色和白色红花品种中,CtANR基因都是在果球形成初期表达量最低,其次是根和茎中表达量较低,而在花中的表达量相对较高。在花发育的不同时期,红色红花品种中CtANR基因的表达呈现降低-升高-降低的趋势,而白色红花品种中CtANR基因的表达呈现降低-升高的趋势。在不同花色的红花品种中,CtANR基因的表达量在花发育的S1、S3和S5时期差异极显著(P红花类黄酮生物合成的分子机制及红花花色相关基因的研究提供了理论基础。

关键词：红花花青素还原酶 ANR 基因克隆表达分析