JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

烟草C4H2基因的克隆与表达特性分析

刘晨 ,  王祯 ,  朱先约 ,  王文婷 ,  黄申 ,  翟玉俊

downloadPDF
刘晨, 王祯, 朱先约, 等. 烟草C4H2基因的克隆与表达特性分析[J]. 轻工学报, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
引用本文: 刘晨, 王祯, 朱先约, 等. 烟草C4H2基因的克隆与表达特性分析[J]. 轻工学报, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
shu
LIU Chen, WANG Zhen, ZHU Xianyue, et al. Cloning and expression analysis of C4H2 gene from Nicotiana tabacum[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
Citation: LIU Chen, WANG Zhen, ZHU Xianyue, et al. Cloning and expression analysis of C4H2 gene from Nicotiana tabacum[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
shu

烟草C4H2基因的克隆与表达特性分析

  • 1. 甘肃烟草工业有限责任公司 技术研发中心, 甘肃 兰州 730050;

  • 2. 郑州轻工业大学 食品与生物工程学院, 河南 郑州 450001

    • 作者简介: 刘晨(1987-),男,山东省济南市人,甘肃烟草工业有限责任公司工程师,主要研究方向为烟草微生物学与分子生物学。E-mail:liuc11258@163.com;

  • 基金项目: 烟草总公司重点科技研发项目（中烟办[2020]66号）；中烟实业科技项目（ZYSY-2019-12）

  • 中图分类号: TS41+3

Cloning and expression analysis of C4H2 gene from Nicotiana tabacum

  • 1. Technology R & D Center, Gansu Tobacco Industry Co., Ltd., Lanzhou 730050, China;

  • 2. College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, China

  • Received Date: 2021-06-03

    CLC number: TS41+3

  • 摘要: 以中烟202无菌幼苗为供试材料克隆出C4H2基因的CDS区，对该基因进行生物信息学分析，构建原核表达载体，在大肠杆菌中对重组质粒进行诱导表达及纯化分析，考查其在不同组织中的表达特性，以及叶片中黄酮含量变化趋势。结果表明：1） NtC4H2蛋白属于细胞色素P450超家族成员，有1个跨膜区，为不稳定亲水蛋白，二级结构中α螺旋和无规则卷曲占比较高；2）重组NtC4H2蛋白主要以不溶性包涵体的形式存在于表达细菌中；3）NtC4H2基因在烟草不同组织的表达水平为下部叶<茎<中部叶<根<上部叶，NtC4H2蛋白活性大小与基因表达量变化趋势相同，表明试验植株在不同生命阶段中的木质化进程会直接影响该基因在各个组织中的表达丰度；4）不同采样时间内上部叶中NtC4H2基因表达量有明显波动，48 h表达量达峰值，确定了该基因表达模式与叶中黄酮的积累呈正相关。
    Abstract: The tobacco 202 was used as experimental material in this study. CDS region of C4H2 gene was cloned from young leaves of tobacco. To investigate the variation trend of flavonoid content in leaves and the expression characteristics in different tissues, the gene was analyzed by the bioinformatics, the prokaryotic expression vector was constructed, and the recombinant plasmid was induced and purified in E. coli. The results showed that NtC4H2 gene was a member of cytochrome P450 superfamily. There was a transmembrane region, which was unstable hydrophilic protein, with high secondary structure of helix and irregular coil. The recombinant proteins NtC4H2 mainly existed as insoluble inclusion body protein in expressing bacteria. The expression levels of NtC4H2 gene expression in different tobacco tissues were lower leavesNtC4H2 gene in the upper leaves fluctuated significantly within the different sampling time, and reached the peak at 48h. The expression pattern was positively correlated with the accumulation of flavonoids in the leaves.
    1. [1]

      李亚培, 杨铁钊, 申培林, 等.烟草黄酮类物质及其与品质的关系[J].浙江农业科学, 2010, 1(6):1391-1396.

    2. [2]

      徐晓燕, 孙五三. 烟草多酚类化合物的合成与烟叶品质的关系[J].中国烟草科学, 2003(1):3-5.

    3. [3]

      周恒, 许自成, 赵会纳, 等.烟草多酚类物质的研究进展[J].浙江农业科学, 2009(5):946-955.

    4. [4]

      陈鸿翰, 袁梦求, 李双江, 等.苦荞肉桂酸羟化酶基因(FtC4H)的克隆及其UV-B胁迫下的组织表达[J].农业生物技术学报, 2013, 21(2):137-147.

    5. [5]

      TREUTTER D.Significance of flavonoids in plant resistance:A review[J].Environmental Chemistry Letters, 2006, 4(3):147-157.

    6. [6]

      刘宽亮, 赵志常, 高爱平, 等.芒果C4H基因的克隆及其表达分析[J].江苏农业科学, 2017, 45(14):8-12.

    7. [7]

      张东雪, 王艳, 井妍, 等.大豆GmC4H基因的克隆及同源基因的生物信息学分析[J].基因组学与应用生物学, 2016, 35(10):2768-2774.

    8. [8]

      CHEN A H, CHAI Y R, LI J N, et al.Molecular cloning of two genes encoding cinnamate 4-hydroxylase (C4H) from oilseed rape(Brassica napus)[J].The Journal of Biochemistry and Molecular Biology, 2007, 40(2):247-260.

    9. [9]

      王安娜, 王婵婵, 吴蕾, 等.大豆C4H基因克隆及生物信息学分析[J].东北农业大学学报, 2010, 41(4):12-15.

    10. [10]

      姚胜波, 王文钊, 李明卓, 等.茶树肉桂酸4-羟基化酶基因的克隆及表达分析[J].茶叶科学, 2015, 35(1):35-44.

    11. [11]

      曾祥玲, 郑日如, 罗靖, 等.桂花C4H基因的克隆与表达特性分析[J].园艺学报, 2016, 43(3):525-537.

    12. [12]

      SCHILMILLER A L, STOUT J, WENG J K, et al. Mutations in the cinnamate 4-hydroxylase gene impact metabolism, growth and development in Arabidopsis[J].Plant Journal, 2009, 60(5):771-782.

    13. [13]

      于利, 张彦, 陈爱国, 等.苯丙烷代谢途径关键酶肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆酸-辅酶A基因的分离及表达特性分析[J].植物遗传资源学报, 2014, 15(5):1067-1073.

    14. [14]

      LIVAK K J, SCHMITTGEN T D.AnaLysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCT method[J]. Methods, 2001, 25(4):402-408.

    15. [15]

      陈爱国, 彭东, 陈向东, 等.烤烟苯丙烷代谢中相关酶活性和多酚产物的关系研究[C]//山东植物生理学会第七次代表大会暨植物生物学与现代农业研讨会论文集:2012年.山东:[出版者不详], 2012:240-246.

    16. [16]

      ZHENG X K, HOU Q W, LI M, et al. Extracting technology of total flavones from Selaginella tamariscina (Beauv) spring[J]. Chinese Journal of New Drugs, 2011, 20(16):1509-1513.

    17. [17]

      阳梅芳, 曾新安, 杨星.沙田柚中不同部位黄酮类物质的分布及含量探讨[J].食品工业科技, 2013, 34(1):89-96.

    18. [18]

      SCHOCH G, ATTIAS R, RET M, et al. Key substrate recognition residues in the active site of a plant cytochrome P450, CYP73A1[J]. European Journal of Biochemistry, 2003, 270(18):3684-3695.

    19. [19]

      孙坤, 张宏涛, 陈纹, 等.干旱胁迫对肋果沙棘试管苗叶片黄酮类化合物代谢的影响[J]. 西北师范大学学报(自然科学版), 2015(3):72-78.

    20. [20]

      夏成林, 于月华, 张承琪, 等.陆地棉GhC4H基因家族分析[J].分子植物育种, 2020, 18(12):3838-3846.

    21. [21]

      LI W, YANG L X, JIANG L Z, et al. Molecular cloning and functional characterization of a cinnamate 4-hydroxylase-encoding gene from Camptotheca acuminata[J].Acta Physiologiae Plantarum, 2016, 38(11):256.

    22. [22]

      XIA J X, LIU Y J, YAO S B, et al. Characterization and expression profiling of Camellia sinensis cinnamate 4-hydroxylase genes in phenylpropanoid pathways[J].Genes, 2017, 8(8):193.

    23. [23]

      车玉红, 杨波, 郭春苗, 等.榅桲C4H基因的克隆、序列分析及表达[J].经济林研究, 2020, 38(2):1-8.

    24. [24]

      TUAN P A, PARK N I, LI X H, et al. Molecular cloning and characterization of phenylalanine ammonia-lyase and cinnamate 4-hydroxylase in the phenylpropanoid biosynthesis pathway in garlic (Allium sativum)[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58(20):10911-10917.

    25. [25]

      WANG J, QIAN J, YAO L Y, et al.Enhanced production of flavonoids by methyl jasmonate elicitation in cell suspension culture of Hypericum perforatum[J].Bioresour Bioproc, 2015(2):5.

    26. [26]

      赵乐, 马利刚, 杨泽岸, 等.独行菜C4H基因克隆与表达分析[J].药学学报, 2017, 52(5):821-831.

    27. [27]

      胡丹, 刘星贝, 汪灿, 等.不同抗倒性甜荞茎秆木质素合成关键酶基因的表达分析[J].中国农业科学, 2015, 48(9):1864-1872.

    28. [28]

      姜雪.水因子对黄芩黄酮类代谢影响研究[D].长春:吉林农业大学, 2013.

    29. [29]

      IBRAHIM M H, JAAFAR H Z, RAHMAT A, et al.Involvement of nitrogen on flavonoids, glutathione, anthocyanin, ascorbic acid and antioxidant activities of Malaysian medicinal plant Labisia pumila Blume(Kacip Fatimah)[J].International Journal of Molecular Sciences, 2012, 13(1):393-408.

    30. [30]

      黄利娜, 吴光斌, 匡凤元, 等.莲雾果实C4H基因的克隆及在NO处理下的表达分析[J].集美大学学报(自然科学版), 2020, 25(2):105-112.

    31. [31]

      王爱华, 王松峰, 宫长荣.氮素用量对烤烟上部叶片多酚类物质动态的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版), 2005, 33(3):57-60.

    32. [32]

      孙莉莉.香鳞毛蕨中黄酮代谢途径关键酶基因的克隆与功能验证[D].哈尔滨:东北农业大学, 2015.

    33. [33]

      冯艺川, 赵洋, 全雪丽, 等.膜荚黄芪C4H基因的克隆及表达分析[J].分子植物育种, 2021, 19(1):130-136.

    1. [1]

      沙云菲 , 熊骏威 , 费婷 , 吴达 , 任爽 , 蒋汶 . 烟草废弃物提取物的双水相萃取及其化妆品功效研究. 轻工学报, 2024, 39(2): 80-86,93. doi: 10.12187/2024.02.010

  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • PDF下载量:  21
  • 文章访问数:  1402
  • 引证文献数: 0
文章相关
  • 收稿日期:  2021-06-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索
刘晨, 王祯, 朱先约, 等. 烟草C4H2基因的克隆与表达特性分析[J]. 轻工学报, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
引用本文: 刘晨, 王祯, 朱先约, 等. 烟草C4H2基因的克隆与表达特性分析[J]. 轻工学报, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
shu
LIU Chen, WANG Zhen, ZHU Xianyue, et al. Cloning and expression analysis of C4H2 gene from Nicotiana tabacum[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
Citation: LIU Chen, WANG Zhen, ZHU Xianyue, et al. Cloning and expression analysis of C4H2 gene from Nicotiana tabacum[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(1): 68-78. doi: 10.12187/2022.01.010
shu

烟草C4H2基因的克隆与表达特性分析

    作者简介:刘晨(1987-),男,山东省济南市人,甘肃烟草工业有限责任公司工程师,主要研究方向为烟草微生物学与分子生物学。E-mail:liuc11258@163.com
  • 1. 甘肃烟草工业有限责任公司 技术研发中心, 甘肃 兰州 730050;
  • 2. 郑州轻工业大学 食品与生物工程学院, 河南 郑州 450001
  • 收稿日期: 2021-06-03
基金项目:  烟草总公司重点科技研发项目（中烟办[2020]66号）；中烟实业科技项目（ZYSY-2019-12）

摘要: 以中烟202无菌幼苗为供试材料克隆出C4H2基因的CDS区，对该基因进行生物信息学分析，构建原核表达载体，在大肠杆菌中对重组质粒进行诱导表达及纯化分析，考查其在不同组织中的表达特性，以及叶片中黄酮含量变化趋势。结果表明：1） NtC4H2蛋白属于细胞色素P450超家族成员，有1个跨膜区，为不稳定亲水蛋白，二级结构中α螺旋和无规则卷曲占比较高；2）重组NtC4H2蛋白主要以不溶性包涵体的形式存在于表达细菌中；3）NtC4H2基因在烟草不同组织的表达水平为下部叶<茎<中部叶<根<上部叶，NtC4H2蛋白活性大小与基因表达量变化趋势相同，表明试验植株在不同生命阶段中的木质化进程会直接影响该基因在各个组织中的表达丰度；4）不同采样时间内上部叶中NtC4H2基因表达量有明显波动，48 h表达量达峰值，确定了该基因表达模式与叶中黄酮的积累呈正相关。

English Abstract

参考文献 (33) 相关文章 (1)

目录

/

返回文章

网站版权 © 轻工学报编辑部

地址：河南省郑州市科学大道136号邮编：450001

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发 技术支持： info@rhhz.net