贝母鲨烯环氧酶基因的克隆与功能验证文献综述

 2023-01-01 21:03:39

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

拟研究的问题:

采用PCR扩增技术,希望得到三种贝母完整的SQE序列,并分析其差异。根据SQE序列的不同进一步阐述三种贝母的差异,并进行功能验证,也为进一步从分子水平上探索贝母生物碱合成提供依据。

采用的研究手段:

根据已有川贝母转录组测序结果拼接得到SQE基因序列,参照此序列设计引物,利用PCR扩增的方式克隆得到三种贝母中的SQE基因序列,并进行功能验证。

文献综述:

贝母为百合科多年生草本植物,其鳞茎供药用,广泛分布于地中海、北美和中亚地区。土耳其、巴基斯坦和东南亚等地常用不同品种贝母作为传统草药。我国贝母属植物资源丰富 约有近50个种类,19个变种,主要分布于浙江、四川、新疆、甘肃、湖北和安徽等省,贝母属植物的干燥鳞茎是常用的传统中药,主要用于清热润肺,化痰止咳。由于产地、形态及药效不同,常用药用贝母主要有川贝母(Fritillariae cirrhosaebulbus)、浙贝母(Fritillariaethunbergiibulbus)和平贝母(Fritillariae ussuriensisbulbus)三个不同的品种。本研究所用川贝母为产自四川阿坝镇的暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)。

贝母属植物中的主要化学成分是生物碱类化合物,多数属于甾体生物碱,其中以异甾生物碱为主,胆甾生物碱次之。甾体类生物碱包括贝母素甲、贝母素乙、贝母辛、湖北甲素、西贝素和蒲贝酮碱等为贝母属主要的生物活性成分。

近年来,针对药用植物次生代谢产物的基因调控已成为分子生物学研究的热点,而甾体生物碱类物质是植物次生代谢产物的重要组成部分,其含量和组成主要取决于生物合成关键基因在细胞中的表达水平。在植物细胞中,甾体生物碱类化合物主要来源于两个前体物质,异戊烯基焦磷酸(IPP)及其异构体二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)。细胞质中的甲羟戊酸(MVA)途径和质体中的2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径都能够产生IPP和DMAPP,且两条途径所产生的IPP可以穿过质体膜互为对方所用。IPP分子和两个DMAPP分子在法尼基焦磷酸合酶(FPS)的作用下生成法尼基焦磷酸(FPP),两个FPP分子在鲨烯合酶(SQS)的作用下以头-头方式还原偶联生成三萜类物质的前体鲨烯。随后,鲨烯在鲨烯环氧酶(SQE)的作用下氧化成2,3-氧化鲨烯,2,3-氧化鲨烯在环阿屯醇酶(CAS)作用下生成环阿屯醇,之后环阿屯醇在一系列酶的催化作用下生成甾体类化合物。有研究表明植物中也可能存在羊毛甾醇合酶(LAS)催化2,3-氧化鲨烯生成羊毛甾醇,羊毛甾醇经过一系列反应得到甾体类化合物。

根据前期研究结果,我们筛选出了贝母生物碱合成途径中的四个关键性基因(CAS, SQS,LAS和SQE)。文献报道了贝母中CAS和SQS基因序列,但无LAS和SQE。由于贝母的基因库尚未建立,所以在没有已知序列的情况下很难扩增出序列。文献检索得到川贝母转录组测序结果,根据已有数据计算机拼接得到一条SQE序列,以此序列为基础设计引物扩增SQE,希望得到三种贝母完整的SQE序列,并分析其差异。根据SQE序列的不同进一步阐述三种贝母的差异,并进一步功能验证,也为进一步从分子水平上探索贝母生物碱的合成提供依据。

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