JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

基于转录组和RT-qPCR技术挖掘烟草果胶水解酶基因

杨宗灿 常彩萍 赵森森 杨金初 王秋领 王欢欢 黄申 毛多斌

杨宗灿, 常彩萍, 赵森森, 等. 基于转录组和RT-qPCR技术挖掘烟草果胶水解酶基因[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013
引用本文: 杨宗灿, 常彩萍, 赵森森, 等. 基于转录组和RT-qPCR技术挖掘烟草果胶水解酶基因[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013
YANG Zongcan, CHANG Caiping, ZHAO Sensen, et al. Mining of tobacco pectin hydrolase genes based on transcriptomics and RT-qPCR[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013
Citation: YANG Zongcan, CHANG Caiping, ZHAO Sensen, et al. Mining of tobacco pectin hydrolase genes based on transcriptomics and RT-qPCR[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013

基于转录组和RT-qPCR技术挖掘烟草果胶水解酶基因

    作者简介: 杨宗灿(1985—),男,河南省郑州市人,河南中烟工业有限责任公司高级工程师,主要研究方向为烟草生物技术。E-mail:yangzongcan666@163.com;
    通讯作者: 毛多斌,duobinmao@126.com
  • 基金项目: 中国烟草总公司重点研发项目(110202202006)
    河南中烟工业有限责任公司技术研究开发项目(AW2022018)

  • 中图分类号: TS49

Mining of tobacco pectin hydrolase genes based on transcriptomics and RT-qPCR

    Corresponding author: MAO Duobin, duobinmao@126.com
  • Received Date: 2025-04-09
    Accepted Date: 2025-09-26

    CLC number: TS49

  • 摘要: 【目的】 筛选产果胶酶菌株,挖掘烟草果胶降解关键酶基因。【方法】 采用3,5-二硝基水杨酸比色(DNS)法,以烟草果胶为唯一碳源筛选烟草果胶降解菌株,利用转录组技术分析烟草果胶降解过程中相关酶的差异表达,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术验证并确定烟草果胶降解关键酶基因。【结果】 筛选得到一株烟草果胶降解菌株GB3,在发酵液降解烟草果胶中酶活力值为32.95 U/mL,通过形态学和16S rDNA序列分析,初步鉴定为变栖克雷伯杆菌(Klebsiella variicola);GB3在降解普通果胶过程中有1076个基因上调,而降解烟草果胶过程中有1100个基因上调;与烟草果胶降解相关差异表达基因主要富集于半乳糖代谢、糖酵解/糖异生和其他聚糖降解途径,共筛选到9个可能与烟草果胶降解相关的酶基因,经RT-qPCR分析,rlpA、lacZ、ogl、rhaAP48843为烟草果胶降解关键酶基因。【结论】 验证了烟草果胶降解关键酶基因为gene1209,gene1526,gene2083,gene310和gene4941,为研究果胶酶基因,降低烟叶果胶含量,提升烟叶品质提供参考。
    1. [1]

      SHRESTHA S,RAHMAN M S,QIN W S.New insights in pectinase production development and industrial applications[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2021,105(24):9069-9087.

    2. [2]

      RAPIN M N,BOTHWELL J H,FRY S C.Pectin-like heteroxylans in the early-diverging charophyte Klebsormidium fluitans[J].Annals of Botany,2024,134(7):1191-1206.

    3. [3]

      唐徐禹.烟草中果胶及黄酮类物质的提取[D].昆明:昆明理工大学,2022. TANG X Y.Extraction of pectin and flavonoids from tobacco[D].Kunming:Kunming University of Science and Technology,2022.

    4. [4]

      聂立璇,陈善义,陈千思,等.烟叶果胶研究进展[J].中南农业科技,2023,44(4):240-242
      ,251. NIE L X,CHEN S Y,CHEN Q S,et al.Research progress of pectin in tobacco leaves[J].South-Central Agricultural Science and Technology,2023,44(4):240-242,251.

    5. [5]

      AMIN F,BHATTI H N,BILAL M.Recent advances in the production strategies of microbial pectinases:A review[J].International Journal of Biological Macromolecules,2019,122:1017-1026.

    6. [6]

      RANI R,GUPTA A,KAUR S.Studies on pectinase production using microorganisms isolated from different fields[J].Advances in Applied Research,2018,10(2):110.

    7. [7]

      SU Y B,CUI Y H,FU K J,et al.Contribution of pectin-degrading bacteria to the quality of cigar fermentation:An analysis based on microbial communities and physicochemical components[J].Frontiers in Microbiology,2024,15:1481158.

    8. [8]

      郝捷,季嫱,李力群,等.生物酶和微生物技术改善烟叶香气的研究进展[J].生物技术进展,2022,12(6):817-824.
      HAO J,JI Q,LI L Q,et al.Research progress on improving aroma of tobacco leaves by biological enzyme and microbial technology[J].Current Biotechnology,2022,12(6):817-824.

    9. [9]

      黄申,芦尧,刘强,等.生物酶在烟草工业中的应用研究进展[J].轻工学报,2023,38(5):112-118.
      HUANG S,LU Y,LIU Q,et al.Research progress on application of biological enzyme in tobacco industry[J].Journal of Light Industry,2023,38(5):112-118.

    10. [10]

      谷艺明.果胶酶高产菌株的筛选、发酵优化及酶学性质的研究[D].常州:常州大学,2021. GU Y M.Screening of high-yielding pectinase strains,optimization of fermentation and study of enzymatic properties[D].Changzhou:Changzhou University,2021.

    11. [11]

      HAILE S,AYELE A.Pectinase from microorganisms and its industrial applications[J].The Scientific World Journal,2022,2022:1881305.

    12. [12]

      张耀广,杨宗灿,刘向真,等.陈化烟叶中1株果胶酶高产菌的分离、筛选与鉴定[J].河南农业科学,2017,46(2):143-147.
      ZHANG Y G,YANG Z C,LIU X Z,et al.Isolation,screening and identification of a pectinase-producing strain from aged tobacco leaves[J].Journal of Henan Agricultural Sciences,2017,46(2):143-147.

    13. [13]

      WENG S N,DENG M Z,CHEN S Y,et al.Application of pectin hydrolyzing bacteria in tobacco to improve flue-cured tobacco quality[J].Frontiers in Bioengineering and Biotechnology,2024,12:1340160.

    14. [14]

      郑辰,寇田田,谷新晰,等.嗜热多聚半乳糖醛酸酶AfPGA性质表征及其在果胶低聚糖制备中的应用[J].食品科学,2025,46(9):130-138.
      ZHENG C,KOU T T,GU X X,et al.Characterization of thermophilic polygalacturonase AfPGA and its application in the preparation of pectin oligosaccharides[J].Food Science,2025,46(9):130-138.

    15. [15]

      JOHN J,SURENDRANATHAN KAIMAL K K,SMITH M L,et al.Advances in upstream and downstream strategies of pectinase bioprocessing:A review[J].International Journal of Biological Macromolecules,2020,162:1086-1099.

    16. [16]

      庹有朋,王刚,段旺军,等.利用生物技术对烤烟发酵的研究[J].食品与发酵科技,2020,56(2):69-75.
      TUO Y P,WANG G,DUAN W J,et al.Study on fermentation of flue-cured tobacco by biotechnology[J].Sichuan Food and Fermentation,2020,56(2):69-75.

    17. [17]

      牛凡超.烟草果胶的定量分析方法研究[D].合肥:中国科学技术大学,2021. NIU F C.Study on quantitative analysis method of pectin in tobacco[D].Hefei:University of Science and Technology of China,2021.

    18. [18]

      罗雯,徐珂盼,王怡,等.果胶酶生产菌株的筛选、发酵优化及其酶学性质研究[J].食品科技,2022,47(4):6-13.
      LUO W,XU K P,WANG Y,et al.Screening,fermentation optimization and enzymatic properties of pectinase producing strain[J].Food Science and Technology,2022,47(4):6-13.

    19. [19]

      张小丹.产果胶酶菌株的筛选、酶学性质的研究及应用[D].上海:上海海洋大学,2023. ZHANG X D.Screening,enzymatic properties and application of pectinase-producing strains[D].Shanghai:Shanghai Ocean University,2023.

    20. [20]

      杨同香,吴孔阳,白云飞,等.微生物果胶酶的研究进展[J].食品与机械,2020,36(8):201-209.
      YANG T X,WU K Y,BAI Y F,et al.Recent advances in microbial pectinase[J].Food and Machinery,2020,36(8):201-209.

    21. [21]

      陈杰,李豆南,刘茂强,等.产耐高温果胶酶菌株筛选鉴定、产酶条件优化及酶学性质研究[J].中国酿造,2023,42(5):176-183.
      CHEN J,LI D N,LIU M Q,et al.Screening and identification of strain producing high temperature resistant pectinase,optimization of enzymatic conditions and study on enzymatic properties[J].China Brewing,2023,42(5):176-183.

    22. [22]

      ZHAO J G,OUYANG S F,QI H R,et al.Metabolomics and transcriptomics uncover the pectin hydrolysis during tobacco stem fermentation by Aspergillus niger[J].Journal of Cleaner Production,2024,442:141005.

    23. [23]

      HUANG W J,CHEN M Y,ZHAO T T,et al.Genome-wide identification and expression analysis of polygalacturonase gene family in kiwifruit (Actinidia chinensis)during fruit softening[J].Plants,2020,9(3):327.

    24. [24]

      XU M,ZHOU W Q,GENG W J,et al.Transcriptome analysis insight into ethylene metabolism and pectinase activity of apricot (Prunus armeniaca L.)development and ripening[J].Scientific Reports,2021,11:13569.

    25. [25]

      李同欣.果胶降解相关β-GAL/PG/PE在苹果采后软化中的作用机制[D].郑州:河南农业大学,2021. LI T X.The mechanism of β-GAL/PG/PE in postharvest ripening of apple fruit[D].Zhengzhou:Henan Agricultural University,2021.

    26. [26]

      WU K Y,WU J Q,LI X,et al.Comparative transcriptome analysis of wild type and a pectate lyase mutant strain of Bacillus subtilis[J].The New Microbiologica,2023,46(1):52-55.

    27. [27]

      张元薇,辛颖,陈复生.果实软化过程中果胶降解酶及相关基因研究进展[J].保鲜与加工,2019,19(2):147-153.
      ZHANG Y W,XIN Y,CHEN F S.Research progress of pectin degrading enzymes and related genes during fruit softening[J].Storage and Process,2019,19(2):147-153.

    1. [1]

      韩丽董滋强王丽娇李文钦王晨辉肖成志毛多斌 . 普通烟草NtASAT2的结构预测、克隆表达及功能验证. 轻工学报, 2025, 40(4): 69-76. doi: 10.12187/2025.04.008

    2. [2]

      张志平雷梦许博利芦昶彤赵嘉鸣张骁魏涛 . 霍氏肠杆菌YT-3发酵烟草浸提液香味成分及其转录水平分析. 轻工学报, 2025, 40(6): 67-76. doi: 10.12187/2025.06.007

    3. [3]

      王祯许怡娟刘晨宋凯魏进彬臧志鹏胡威毛多斌 . 基于宏基因组学技术的发酵陕西烟叶混合菌开发. 轻工学报, 2025, 40(6): 87-97. doi: 10.12187/2025.06.009

    4. [4]

      齐汉如欧阳少丰李玉杨雪鹏赵建国 . 果胶酶粗酶液与漆酶粗酶液复配酶解膨胀梗丝的工艺优化. 轻工学报, 2025, 40(4): 96-107. doi: 10.12187/2025.04.011

    5. [5]

      刘洪剑周乐群李贵忠彭漫江王雪锋张光海李枝桦刘涛 . 不同等级发酵后云南茄芯烟叶代谢组差异分析. 轻工学报, 2025, 40(4): 86-95. doi: 10.12187/2025.04.010

    6. [6]

      杨文迪张亚锋汪月文鹏程张忠明乔海军张卫兵 . 基于非靶向代谢组学的甘肃不同地区浆水代谢物差异分析. 轻工学报, 2026, 41(3): 41-53,57. doi: 10.12187/2026.03.005

    7. [7]

      冯颖杰齐文渊刘文召张婷婷杨金初杨宗灿朱丽黄申 . 烟草糖苷降解菌筛选及糖苷酶挖掘. 轻工学报, 2026, 41(3): 109-119. doi: 10.12187/2026.03.011

    8. [8]

      焦丽丽孙茜文任婷姜子烨李波 . 人参果果胶体外消化和酵解特性研究. 轻工学报, 2026, 41(2): 21-31. doi: 10.12187/2026.02.002

    9. [9]

      池哲翔廖敏史尚李声毅廖芸丁冬 . 国外烟草活性成分提取及纤维材料利用现状与展望. 轻工学报, 2024, 0(0): -.

    10. [10]

      梁淼雷添占小林刘思奎张兴全邹恩凯刘语煊周瑞芳 . 烘焙处理对烟草废弃物热解和燃烧特性的影响. 轻工学报, 2025, 40(3): 65-74. doi: 10.12187/2025.03.008

    11. [11]

      池哲翔廖敏史尚李声毅廖芸丁冬 . 国外烟草活性成分提取及纤维材料利用研究现状与展望. 轻工学报, 2025, 40(3): 75-85. doi: 10.12187/2025.03.009

    12. [12]

      马胜涛赵旭贾辉陈泽少杨柳依赵永振贾涛席高磊 . 氨基酸/甘油复合物的制备及其烟草保润性能研究. 轻工学报, 2025, 40(6): 98-106. doi: 10.12187/2025.06.010

    13. [13]

      张峻松胡云怿张新龙王嘉奇于国锋梁淼张骁 . 秋葵多糖在烟草中的保润性能及热解行为研究. 轻工学报, 2026, 41(1): 81-89,126. doi: 10.12187/2026.01.008

    14. [14]

      李伟泽王富申宗东岳曲利利刘寒池李嘉欣刘春奎许春平 . 基于美拉德反应的烟草浸膏烟用香料制备. 轻工学报, 2026, 41(2): 97-106. doi: 10.12187/2026.02.009

    15. [15]

      苏赞曹源孙建生胡志忠邹克兴刘鸿龙章德许春平 . 菌酶协同发酵前后低次烟叶香气差异性分析. 轻工学报, 2025, 0(0): -.

    16. [16]

      苏赞曹源孙建生胡志忠邹克兴刘鸿龙章德许春平 . 菌酶协同发酵前后低次烟叶香气差异性分析. 轻工学报, 2025, 40(6): 77-86. doi: 10.12187/2025.06.008

    17. [17]

      王春琼刘凯谢永辉张轲刘春明张晓伟孙浩巍陈丹 . 烟草花叶病毒胶体金检测试纸条的制备与性能评价. 轻工学报, 2025, 40(1): 90-97. doi: 10.12187/2025.01.011

    18. [18]

      史清照范武任瑞冰柴国璧张文龙张启东张建勋李河霖 . 基于膜分离及柱色谱技术的烟草提取物精加工产品的制备. 轻工学报, 2025, 0(0): -.

    19. [19]

      史清照范武任瑞冰柴国璧张文龙张启东张建勋李河霖 . 基于膜分离及柱色谱技术的烟草提取物精加工产品的制备. 轻工学报, 2025, 40(5): 101-109. doi: 10.12187/2025.05.012

    20. [20]

      丁心成孙瑞杰贾士儒侯颖 . 异源表达透明颤菌血红蛋白结合调控策略提高全细胞催化合成苯乳酸产量的研究. 轻工学报, 2026, 41(1): 69-80. doi: 10.12187/2026.01.007

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  334
  • 引证文献数: 0
文章相关
  • 通讯作者:  毛多斌, duobinmao@126.com
  • 收稿日期:  2025-04-09
  • 修回日期:  2025-09-26
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
杨宗灿, 常彩萍, 赵森森, 等. 基于转录组和RT-qPCR技术挖掘烟草果胶水解酶基因[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013
引用本文: 杨宗灿, 常彩萍, 赵森森, 等. 基于转录组和RT-qPCR技术挖掘烟草果胶水解酶基因[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013
YANG Zongcan, CHANG Caiping, ZHAO Sensen, et al. Mining of tobacco pectin hydrolase genes based on transcriptomics and RT-qPCR[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013
Citation: YANG Zongcan, CHANG Caiping, ZHAO Sensen, et al. Mining of tobacco pectin hydrolase genes based on transcriptomics and RT-qPCR[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 132-142. doi: 10.12187/2026.03.013

基于转录组和RT-qPCR技术挖掘烟草果胶水解酶基因

    作者简介:杨宗灿(1985—),男,河南省郑州市人,河南中烟工业有限责任公司高级工程师,主要研究方向为烟草生物技术。E-mail:yangzongcan666@163.com
    通讯作者: 毛多斌, duobinmao@126.com
  • 1. 河南中烟工业有限责任公司 技术中心, 河南 郑州 450000;
  • 2. 郑州轻工业大学 烟草科学与工程学院, 河南 郑州 450001;
  • 3. 河南农业大学 烟草学院, 河南 郑州 450046
基金项目:  中国烟草总公司重点研发项目(110202202006)河南中烟工业有限责任公司技术研究开发项目(AW2022018)

摘要: 【目的】 筛选产果胶酶菌株,挖掘烟草果胶降解关键酶基因。【方法】 采用3,5-二硝基水杨酸比色(DNS)法,以烟草果胶为唯一碳源筛选烟草果胶降解菌株,利用转录组技术分析烟草果胶降解过程中相关酶的差异表达,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术验证并确定烟草果胶降解关键酶基因。【结果】 筛选得到一株烟草果胶降解菌株GB3,在发酵液降解烟草果胶中酶活力值为32.95 U/mL,通过形态学和16S rDNA序列分析,初步鉴定为变栖克雷伯杆菌(Klebsiella variicola);GB3在降解普通果胶过程中有1076个基因上调,而降解烟草果胶过程中有1100个基因上调;与烟草果胶降解相关差异表达基因主要富集于半乳糖代谢、糖酵解/糖异生和其他聚糖降解途径,共筛选到9个可能与烟草果胶降解相关的酶基因,经RT-qPCR分析,rlpA、lacZ、ogl、rhaAP48843为烟草果胶降解关键酶基因。【结论】 验证了烟草果胶降解关键酶基因为gene1209,gene1526,gene2083,gene310和gene4941,为研究果胶酶基因,降低烟叶果胶含量,提升烟叶品质提供参考。

English Abstract

参考文献 (27) 相关文章 (20)

目录

/

返回文章