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锦叶栾光合特性变化与光合电子传递关键基因KpPetC的克隆及特性分析
1
作者
鲁海琳
吴
茹
茜
安新民
《中国细胞生物学学报》
CAS
CSCD
2024年第5期913-927,共15页
细胞色素b6f复合体是植物光合电子传递中潜在的限速因子,增强该复合物的活性,将有助于提高植物光合作用的效率,因此开展光合电子传递关键基因的研究具有重要的科学意义。该研究以锦叶栾叶色变异现象为切入点,以栾树及其突变体锦叶栾为材...
细胞色素b6f复合体是植物光合电子传递中潜在的限速因子,增强该复合物的活性,将有助于提高植物光合作用的效率,因此开展光合电子传递关键基因的研究具有重要的科学意义。该研究以锦叶栾叶色变异现象为切入点,以栾树及其突变体锦叶栾为材料,利用Li-COR6800光合分析仪测量栾树和锦叶栾生长期内的光合生理指标;结合转录组数据克隆光合关键基因PetC并对其进行生物信息学分析;采用实时定量PCR分析KpPetC基因在不同组织、不同发育时期叶片中的表达模式及与净光合速率之间的相关性;通过P2A串联KpPetC和eGFP构建KpPetC超表达载体,并在84K杨中进行异源遗传转化。结果显示,锦叶栾净光合速率和蒸腾速率普遍低于栾树,胞间CO_(2)浓度显著高于栾树,非气孔限制是其光合速率减弱的主导因素;7月强光高温的天气可能导致锦叶栾光合系统元件受损,产生更严重的光抑制,从而使锦叶栾对强光的耐受性减弱;KpPetC在根、茎、叶、花芽和种子中呈组成型表达,但在叶片中高丰度表达,且与其他组织间存在显著差异;7、8、9月栾树叶片中KpPetC基因的表达量均显著高于锦叶栾,净光合速率与KpPetC基因表达量之间存在正相关关系,推测锦叶栾KpPetC基因表达的下调可能是光合速率下降的主要原因之一。总之,与栾树相比,锦叶栾光合作用能力明显减弱,这可能是KpPetC基因的表达受到抑制,使得光合通路元件受损,最终影响光合电子传递速率。该研究为今后深入研究PetC基因的功能奠定了基础,对于光合电子传递机制的研究具有重要的科学意义。
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关键词
锦叶栾
光合作用
非气孔限制
PetC
基因克隆
表达分析
遗传转化
原文传递
栾树查尔酮合酶基因克隆与表达分析
2
作者
郭婷
黄赛
+1 位作者
吴
茹
茜
安新民
《北京林业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期27-35,共9页
【目的】查尔酮合酶(CHS)是苯丙烷途径的限速酶之一,在植物次生代谢物的合成中起着重要的作用。本研究通过对栾树CHS基因进行克隆与生物信息学分析,以及分析栾树CHS基因表达与类黄酮合成的关系,期望为后续深入研究栾树类黄酮代谢途径其...
【目的】查尔酮合酶(CHS)是苯丙烷途径的限速酶之一,在植物次生代谢物的合成中起着重要的作用。本研究通过对栾树CHS基因进行克隆与生物信息学分析,以及分析栾树CHS基因表达与类黄酮合成的关系,期望为后续深入研究栾树类黄酮代谢途径其他相关基因、CHS基因家族以及锦叶栾呈色机制提供参考。【方法】以栾树叶片为材料,采用RTPCR技术进行查尔酮合酶基因的克隆并进行生物信息学分析;通过实时定量PCR(qRT-PCR)技术分析CHS基因在栾树不同组织以及在5月、7月、9月的栾树和锦叶栾叶片中的表达模式;通过代谢组测定筛选出栾树与锦叶栾的类黄酮差异代谢物。【结果】克隆获得两个CHS基因的全长DNA,命名为KpCHS1和KpCHS2。其中KpCHS1序列全长为2492 bp,ORF为1173 bp,编码含有390个氨基酸的蛋白质;KpCHS2序列全长为1321 bp,ORF为1182 bp,编码含有393个氨基酸的蛋白质;进一步的序列比对和系统发育分析表明,KpCHS1和KpCHS2蛋白高度同源,具有四个CHS特异性保守基序和一个查尔酮合成酶活性位点;KpCHS1和KpCHS2在栾树根、茎、叶、种子中都普遍表达,其中,KpCHS2在种子中的表达量最高,KpCHS1在叶片中表达量高,而在根和茎中,两个基因的表达量相似且较低;表达模式分析显示,在栾树和锦叶栾叶片中,随着月份增加,KpCHS1的表达量呈现出下降的趋势,而KpCHS2表达量未表现出明显的规律。在7月份的叶片样本中,KpCHS1基因在锦叶栾中表达量显著高于栾树;代谢组结果显示,山奈酚-7-O-葡萄糖苷、7-羟基香豆素、槲皮素-3β-D-葡萄糖苷、以及类黄酮生物合成途径重要的中间产物山萘酚、柚皮苷等黄酮类物质在锦叶栾叶中含量显著升高。【结论】KpCHS1和KpCHS2属于栾树查尔酮合酶家族并且高度同源,但在系统进化树上分布在很远分支上,推测这两个蛋白在氨基酸活性催化功能上可能存在较大差异;KpCHS1�
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关键词
栾树
查尔酮合酶
克隆
类黄酮合成
下载PDF
职称材料
题名
锦叶栾光合特性变化与光合电子传递关键基因KpPetC的克隆及特性分析
1
作者
鲁海琳
吴
茹
茜
安新民
机构
林木遗传育种全国重点实验室
出处
《中国细胞生物学学报》
CAS
CSCD
2024年第5期913-927,共15页
基金
国家自然科学基金(批准号:31870652)资助的课题。
文摘
细胞色素b6f复合体是植物光合电子传递中潜在的限速因子,增强该复合物的活性,将有助于提高植物光合作用的效率,因此开展光合电子传递关键基因的研究具有重要的科学意义。该研究以锦叶栾叶色变异现象为切入点,以栾树及其突变体锦叶栾为材料,利用Li-COR6800光合分析仪测量栾树和锦叶栾生长期内的光合生理指标;结合转录组数据克隆光合关键基因PetC并对其进行生物信息学分析;采用实时定量PCR分析KpPetC基因在不同组织、不同发育时期叶片中的表达模式及与净光合速率之间的相关性;通过P2A串联KpPetC和eGFP构建KpPetC超表达载体,并在84K杨中进行异源遗传转化。结果显示,锦叶栾净光合速率和蒸腾速率普遍低于栾树,胞间CO_(2)浓度显著高于栾树,非气孔限制是其光合速率减弱的主导因素;7月强光高温的天气可能导致锦叶栾光合系统元件受损,产生更严重的光抑制,从而使锦叶栾对强光的耐受性减弱;KpPetC在根、茎、叶、花芽和种子中呈组成型表达,但在叶片中高丰度表达,且与其他组织间存在显著差异;7、8、9月栾树叶片中KpPetC基因的表达量均显著高于锦叶栾,净光合速率与KpPetC基因表达量之间存在正相关关系,推测锦叶栾KpPetC基因表达的下调可能是光合速率下降的主要原因之一。总之,与栾树相比,锦叶栾光合作用能力明显减弱,这可能是KpPetC基因的表达受到抑制,使得光合通路元件受损,最终影响光合电子传递速率。该研究为今后深入研究PetC基因的功能奠定了基础,对于光合电子传递机制的研究具有重要的科学意义。
关键词
锦叶栾
光合作用
非气孔限制
PetC
基因克隆
表达分析
遗传转化
Keywords
Koelreuteria paniculata‘Jinye’
photosynthesis
non-stomatal limitation
PetC
gene clone
expression analysis
genetic transformation
分类号
Q945.11 [生物学—植物学]
原文传递
题名
栾树查尔酮合酶基因克隆与表达分析
2
作者
郭婷
黄赛
吴
茹
茜
安新民
机构
北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心
出处
《北京林业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期27-35,共9页
基金
国家自然科学基金项目(31870652)
2018年农业部华北都市农业重点实验室开放课题(kf2018012)。
文摘
【目的】查尔酮合酶(CHS)是苯丙烷途径的限速酶之一,在植物次生代谢物的合成中起着重要的作用。本研究通过对栾树CHS基因进行克隆与生物信息学分析,以及分析栾树CHS基因表达与类黄酮合成的关系,期望为后续深入研究栾树类黄酮代谢途径其他相关基因、CHS基因家族以及锦叶栾呈色机制提供参考。【方法】以栾树叶片为材料,采用RTPCR技术进行查尔酮合酶基因的克隆并进行生物信息学分析;通过实时定量PCR(qRT-PCR)技术分析CHS基因在栾树不同组织以及在5月、7月、9月的栾树和锦叶栾叶片中的表达模式;通过代谢组测定筛选出栾树与锦叶栾的类黄酮差异代谢物。【结果】克隆获得两个CHS基因的全长DNA,命名为KpCHS1和KpCHS2。其中KpCHS1序列全长为2492 bp,ORF为1173 bp,编码含有390个氨基酸的蛋白质;KpCHS2序列全长为1321 bp,ORF为1182 bp,编码含有393个氨基酸的蛋白质;进一步的序列比对和系统发育分析表明,KpCHS1和KpCHS2蛋白高度同源,具有四个CHS特异性保守基序和一个查尔酮合成酶活性位点;KpCHS1和KpCHS2在栾树根、茎、叶、种子中都普遍表达,其中,KpCHS2在种子中的表达量最高,KpCHS1在叶片中表达量高,而在根和茎中,两个基因的表达量相似且较低;表达模式分析显示,在栾树和锦叶栾叶片中,随着月份增加,KpCHS1的表达量呈现出下降的趋势,而KpCHS2表达量未表现出明显的规律。在7月份的叶片样本中,KpCHS1基因在锦叶栾中表达量显著高于栾树;代谢组结果显示,山奈酚-7-O-葡萄糖苷、7-羟基香豆素、槲皮素-3β-D-葡萄糖苷、以及类黄酮生物合成途径重要的中间产物山萘酚、柚皮苷等黄酮类物质在锦叶栾叶中含量显著升高。【结论】KpCHS1和KpCHS2属于栾树查尔酮合酶家族并且高度同源,但在系统进化树上分布在很远分支上,推测这两个蛋白在氨基酸活性催化功能上可能存在较大差异;KpCHS1�
关键词
栾树
查尔酮合酶
克隆
类黄酮合成
Keywords
Koelreuteria paniculata
chalcone synthase
cloning
flavonoid biosynthesis
分类号
S722.3 [农业科学—林木遗传育种]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
锦叶栾光合特性变化与光合电子传递关键基因KpPetC的克隆及特性分析
鲁海琳
吴
茹
茜
安新民
《中国细胞生物学学报》
CAS
CSCD
2024
0
原文传递
2
栾树查尔酮合酶基因克隆与表达分析
郭婷
黄赛
吴
茹
茜
安新民
《北京林业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021
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