泡核桃黄酮醇合成酶基因JsFLSs克隆及功能验证
批准号:
32060673
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
潘学军
依托单位:
学科分类:
果树生长发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
潘学军
中文摘要
泡核桃是原产我国西南地区的优异的药食两用核桃资源,黄酮醇芦丁是其主要的功能物质,对人类健康具有重要作用。但目前泡核桃高含量芦丁积累的原因仍不甚明了,阻碍了泡核桃种仁内芦丁含量的定向改良。本项目克隆黄酮醇合酶基因(JsFLS)家族成员,研究泡核桃芦丁合成代谢中各JsFLSs家族成员的作用,明确JsFLSs蛋白最适底物及其催化动力学参数,解析黄酮醇合成代谢流的流向和强度,阐明JsFLSs基因表达与芦丁合成的关系。通过本项目的研究,可望获得JsFLSs家族成员基因全长,阐释JsFLSs家族基因在泡核桃芦丁合成中的功能,为核桃栽培技术调控黄酮醇合成提供理论支撑,也为核桃品质分子育种奠定基础。因此,具有重要的科学意义和应用价值。
英文摘要
Juglans sigillata is a kind of outstanding walnut resources with medical and edible functions, which originated from the southwest of China. The rutin, which belong to flavonol, is the main functional substance and is very important for human healthy. However, the reason of high content of rutin in J. sigillata is still unclear, which hinders the directional improvement of rutin content in walnut seed kernel. The aim of this project is to clone the members of flavonol synthetase (JsFLS) gene family, study the function of each member of JsFLSs in rutin biosynthesis metabolism of walnut, identify the most suitable substrate and its catalytic kinetic parameters of JsFLSs protein, and elucidate the relationship between the expression of JsFLSs gene and rutin biosynthesis by analyzing the flow and intensity of flavonol biosynthesis. Through this project, we hope to obtain the full length of JsFLSs family genes, explain the function of JsFLSs family genes in rutin synthesis of J. sigillata. The project will not only provide theoretical support for the regulation of flavonol synthesis by cultivation techniques of J. sigillata, but also lay a foundation for molecular breeding of walnut quality. Therefore, it has important scientific significance and application value.
黄酮醇合酶(FLS)是泡核桃黄酮醇合成通路中的关键限速酶。本研究通过基因组分析获得了5个泡核桃FLSs基因,并对其进行生物信息学分析。结合泡核桃黄酮醇的时空分布模式,发现JsFLS2和 JsFLS4与泡核桃果实各部位黄酮醇合成的相关性极高。因此将它们遗传转化烟草和番茄进行功能验证,发现JsFLS2基因在烟草中的过表达抑制了花青素合成基因(NtDFR、NtANS、NtCHS和NtCHI)表达,并上调了黄酮醇合成相关基因(NtF3'5'H、NtFLS、NtUFGT)的表达导致槲皮素、芦丁和总黄酮醇的含量显著增加。而JsFLS2基因在番茄中的过表达抑制了花青素合成基因SlDFR的表达,上调黄酮醇合成相关基因(SlF3H、SlF3'H、SlF3'5'H、SlFLS)的表达导致槲皮素和总黄酮醇的含量显著增加。在烟草中过表达JsFLS4显著上调NtCHS、NtF3H、NtF3’H和NtC4H的表达,促进了槲皮素的积累,并导致芦丁的大量积累。番茄中过表达JsFLS4上调了黄酮醇合成相关基因(SlF3'5'H、SlFLS、SlUFGT)的表达量,下调了花青素合成基因(SlCHS、SlDFR、SlANS)的表达量,导致山奈酚和芦丁的含量显著增加。这说明JsFLS2和 JsFLS4都能抑制花青素合成并推动了代谢通路向黄酮醇方向转化,最终促进芦丁合成。为了探究这两个基因的关系,在泡核桃果实青皮中进行两个基因的沉默,发现在两个基因存在一定程度的拮抗作用且在果实黄酮醇合成中存在位置特异性,JsFLS2在内种皮和种仁的黄酮醇合成中发挥重要作用,而JsFLS4与青皮中黄酮醇合成关系更加密切。此外,纯化的JsFLS4蛋白对二氢槲皮素的催化活性最强,酶活为16.46 × 10-3 IU/mg,Km值为14.81μM。该研究为深入明晰泡核桃黄酮醇合成机制提供了理论支持,也为植物功能基因的研究和核桃品种改良提供了新的思路和方向。
泡核桃转录因子JsMYB170调控JsFLSs促进黄酮醇合成的分子机制
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批准号:32460744
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:32.00万元
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批准年份:2024
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负责人:潘学军
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依托单位:
喀斯特山区野生毛葡萄叶片水分转运特征及AQPs对干旱胁迫的应答
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批准号:31560546
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2015
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负责人:潘学军
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依托单位:
国内基金
海外基金