翻译MtPARMYB转录因子作为一个开关参与苜蓿原花色素合成
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1. PABP: poly(A)结合蛋白,能够结合细胞核RNA和mRNA的poly(A)序列,许多真核生物部有相关类型的蛋白质。
2.What’ its function of poly (A) and how to use it i n experiments?mRNA 3 ' 延伸的多聚腺苷酸经常被描述为poly (A)尾部,有这种特征的mRNA称为poly (A)+).poly (A)序列并非由DNA编码,在细胞核它是在转录之后被加到RNA上的。
Poly〔A〕被特异的蛋白质PABP结合,有助于稳定mRNA,防止降解;作为核糖体的识别信号,使mRNA 分子有效翻译。
在试验中的应用:具有poly(A)的mRNA在oligo(dT)引物和反转录酶的作用下,可合成出双链cDNA。
随后将它与质粒载体构成重组分子,并转化给大肠杆菌寄主细胞进展扩增。
应用这种方法能够别离和扩增我们所期望研究的基因或DNA片段。
3.To compare the process of protein synthesis for prokaryotic and eukaryotic.真核生物蛋白质合成与原核生物两者相比,密码一样,各种组分相似,亦有核糖体、tRNA 与各种蛋白质因子。
总的合成途径也相似,有起始、延伸与终止阶段,但也有不同之处。
⑴原核生物的翻译与转录偶联在一起,即边转录边翻译;而真核生物的翻译与转录不偶联。
真核mRNA前体需经加工修饰成为成熟mRNA后,从核输入细胞质,然后进展翻译。
⑵真核生物蛋白质合成机构比原核生物复杂,起始步骤涉与起始因子众多,过程复杂。
如起始氨基酸;核糖体组成;起始因子的种类等等。
⑶真核生物蛋白质合成的调控复杂。
⑷真核生物与原核生物的蛋白质合成可为不同的抑制剂所抑制。
4.What is Tu-Ts cycle?EF -Tu 一GTP 将氨酞-tRNA 安置在核糖体上后,以EF-Tu-GDP 的形式释放。
某大学生物工程学院《普通生物化学》课程试卷(含答案)__________学年第___学期考试类型:(闭卷)考试考试时间:90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题(140分,每题5分)1. 一般说来,真核生物的mRNA与它的DNA模板是等长的。
()[厦门大学2014研]答案:错误解析:mRNA在翻译完毕后会进行加工,切除内含子,修饰等,所以与模板DNA不等长。
2. 机体在缺乏能源物质的情况下,可以通过将胆固醇氧化成CO2和H2O,产生ATP。
()答案:错误解析:3. 嘌呤霉素作为氨酰tRNA的类似物,与肽酰tRNA进行不可逆反应,从而终止蛋白质的合成。
()解析:4. 天然存在的不饱和游离脂肪酸大多具有反式结构。
()[山东大学2017研]答案:错误解析:天然存在的不饱和游离脂肪酸大多具有顺式结构,少部分具有反式结构。
5. 真核细胞中的RNA聚合酶仅在细胞核中有活性。
()答案:错误解析:RNA聚合酶在细胞质中也有活性。
6. 核苷中碱基和糖的连接一般是CN连接的糖苷键,不存在CC连接的糖苷键。
()[华东理工大学2007研]答案:错误解析:假尿嘧啶核苷中含有CC连接的糖苷键。
7. 凡有抑制剂存在都会降低酶与底物的亲和力。
()答案:错误解析:非竞争性抑制剂和反竞争性抑制不会降低酶与底物的亲和力。
8. tRNA的二级结构中的额外环是tRNA分类的重要指标。
()解析:不同tRNA中的额外环大小差异很大,因此可作为tRNA分类的指标。
9. 某些DNA序列既可以作为增强子也可作为沉默子。
()答案:正确解析:某些DNA反式作用因子需要通过其他的。
当和一种转录因子结合是作为增强子时,而和另一种转录因子结合则是作为沉默子。
10. 所有的原核细胞都是单倍体,而所有的真核细胞都是二倍体。
()答案:错误解析:11. 酶在细胞内的半寿期主要取决于它的降解速率而不是合成速率。
第七章细胞信号转导三、名词解释1.信号转导:主要研究植物感受、传导环境刺激的分子途径及其在植物发育过程中调控基因的表达和生理生化反应。
2.受体:受体是存在于细胞表面或亚细胞组分中的天然分子,可特异地识别并结合化学信号物质——配体,并在细胞内放大、传递信号,启动一系列生化反应,最终导致特定的细胞反应。
四、是非题(对的打“√”,错的打“×”)(True or false)1、土壤干旱时,植物根尖合成ABA引起保卫细胞内的胞质钙离子等一系列信号转导,其中ABA是第二信使。
()2、植物细胞中不具有G 蛋白连接受体。
()3、G 蛋白具有放大信号作用。
()4、受刺激后胞质的钙离子浓度会出现短暂的、明显的下降。
()5、少数植物具有双信使系统。
()6、钙调素是一种不耐热的球蛋白。
()7、蛋白质的可逆磷酸化是生物体内一种普遍的翻译后修饰方式。
()8、植物细胞壁中的CaM促进细胞增殖、花粉管萌发和细胞长壁。
()1、×2、×3、√4、×5、√6、×7、√8、√六、填空题(Put the best word in the blanks)1、信号传导的过程包括___信号分子与细胞表面受体结合___、__跨膜信号转换_____、____胞内信号转导网络的信号传递______和生理生化变化等 4 个步骤。
2、__信号____是信息的物质体现形式和物理过程。
3、土壤干旱时,植物根尖合成ABA,引起保卫细胞内的胞质钙离子等一系列信号转导,其中_干旱__是信号转导过程的初级信使。
4、膜信号转换通过______细胞表面受体______与____配体_____结合实现。
5、蛋白由__a _、__B __、__r _三种亚基组成。
6、白质磷酸化与脱磷酸化分别由________蛋白激酶____和_____蛋白磷酸酶______催化完成。
7、据胞外结构区的不同,将类受体蛋白激酶分为3 类:1)_ S 受体激酶___,2)___ 富含亮氨酸受体激酶___,3)___类表皮生长因子受体激酶_____。
《植物生理学》测试卷5 (教师版)1.当细胞为水饱和时,其ψw为()。
A. 0B. ψsC. ψmD. ψs+ψm2.某植物在同样的时间内通过蒸腾耗水2kg,形成干物质5g,其需水量是( )。
A.2.5 B.0.4 C.400 D.0.00253.缺硫时会产生缺绿症,表现为( )。
A.叶脉缺绿而不坏死 B.叶脉间缺绿以至坏死 C.叶肉缺绿 D.叶脉保持绿色4.GA合成的前体物质是()。
A.色氨酸B.甲硫氨酸C.腺嘌呤D.甲瓦龙酸5.提高植物根/冠比的肥水措施是()。
A. 多施氮肥多浇水B. 多施氮肥少浇水C. 多施氮肥、钾肥D. 多施磷肥、控水6.干旱条件下,植物体内某些氨基酸含量发生变化,其含量显著增加的氨基酸是()。
A. 天冬氨酸B. 精氨酸C. 丙氨酸D. 脯氨酸7. 暗期光中断实验证明,参与植物光周期反应的感光物质是()A. 叶绿素B. 叶黄素C. 光敏素D. 花青素8.春化作用感受部位是( )。
A.叶片 B.叶鞘 C.茎尖生长点 D.根系9.植物形态学上端长芽,下端长根,这种现象称为( ) 现象。
A.再生 B.脱分化 C.再分化 D.极性10.油料种子发育过程中,最先积累的贮藏物质是( )。
A.淀粉 B.脂类 C.蛋白质 D.甘油11.果实成熟过程中逐渐产生一些特殊的香味,原因主要是()。
A. 淀粉水解B. 单糖氧化C. 有机酸分解氧化D. 形成一些特殊的脂类物质12.气体分子通过气孔表面的扩散速率与气孔的()成正比。
A.面积B.体积C.周长D.半径13. 细胞微梁系统的主要生理功能是()A. 支架作用B. 传递信息C. 物质合成D. 物质运输14. 相邻细胞或组织间的水流方向,决定于二者的()A. 渗透势差B. 压力势差C. 质势差D. 水势差15.脂肪为呼吸底物,其呼吸商为:()A.>1B.=1C.<1D.不一定16.一般而言,冬季越冬作物组织内自由水/束缚水比值会()。
某大学生物工程学院《普通生物化学》课程试卷(含答案)__________学年第___学期考试类型:(闭卷)考试考试时间:90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题(140分,每题5分)1. 磷脂的代谢转化主要与三酯酰甘油的合成和利用有关。
()[中国科学院研]答案:正确解析:2. TBP是真核生物三种RNA聚合酶催化基因转录都需要的蛋白质因子。
()答案:正确解析:TBP即TATA box结合蛋白,是RNApolⅠ需要的转录因子SL1的组分,也是RNA polⅡ需要的转录因子TFⅡD的组分,RNA pol Ⅲ需要的转录因子TFⅢ B的组分。
3. 尿素在肝脏的线粒体内生成。
()[山东大学2016研]答案:错误解析:尿素的生成过程在肝脏的多个场所进行,并不仅限于线粒体。
4. 蛋白质变性后,会使大量氨基酸游离出来。
()[山东大学2016研]答案:错误解析:蛋白质变性是指蛋白质的空间结构被破坏,而一级结构仍保持完整,所以不会有氨基酸游离出来,大量氨基酸游离出来的现象称为氨基酸的降解。
5. 甲硫氨酸能够刺激蛋白质的生物合成。
()答案:正确解析:由于蛋白质生物合成中第一个被参入的氨基酸通常是甲硫氨酸,所以甲硫氨酸能够刺激翻译。
6. 糖的变旋现象是指糖溶液放置后,旋光方向从右旋变成左旋或从左旋变成右旋。
()答案:错误解析:糖的变旋现象是指糖溶液放置后,其比旋光度改变,而旋光方向不一定改变。
7. 先天缺乏APRT(腺嘌呤磷酸核糖转移酶)可导致患者的自毁容貌综合征。
()答案:错误解析:自毁容貌综合征是一种X染色体连锁的遗传代谢病,是因为患者先天缺乏次黄嘌呤(鸟嘌呤)磷酸核糖转移酶所致。
8. 天然葡萄糖只能以一种构型存在,因此也只能有一种旋光率。
()[复旦大学研]答案:错误解析:虽然天然葡萄糖一般以D型存在,但是任何单糖溶液都有变旋现象;单糖在溶于水后,就会产生环式与链式异构体间的互变,其空间结构产生多样化之后,其旋光率也不会只有一种。
某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷(含答案)__________学年第___学期考试类型:(闭卷)考试考试时间:90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题(100分,每题5分)1. 载脂蛋白不仅具有结合和转运脂质的作用,同时还具有调节脂蛋白代谢关键酶活性和参与脂蛋白受体的识别的主要作用。
()答案:正确解析:2. Holliday中间体无论以何种方式进行拆分,都会在两条DNA分子上留下一段异源双链区。
()答案:正确解析:3. 在胞液中,脂肪酸合成酶合成的脂肪酸碳链的长度一般在18个碳原子以内,更长的碳链是在肝细胞内质网或线粒体内合成。
()答案:错误解析:肝内质网具有使脂肪酸碳链延长的体系,脂肪酸合成酶催化合成软脂酸后进入肝内质网或线粒体内延长碳链,一般延长至24碳,但以18碳原子最多。
4. 丙酮酸脱氢酶系中电子传递方向为硫辛酸→FAD→NAD+。
()答案:正确解析:丙酮酸脱氢酶系中,二氢硫辛酸脱氢酶氧化二氢硫辛酸,并将氢交给其辅基FAD,FADH2再使NAD+还原,因此电子传递方向为硫辛酸→FAD→NAD+。
5. 体内嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成场所主要是肝脏组织。
()答案:正确解析:6. 黄嘌呤氧化酶的底物只有黄嘌呤。
()答案:错误解析:7. 胆固醇的生物合成过程部分与酮体生成过程相似,两者的关键酶是相同的。
()答案:错误解析:胆固醇和酮体的生物合成至β羟β甲基戊二酸单酰CoA (HMGCoA)生成过程是相同的,但两途径的关键酶不同,胆固醇生物合成的关键酶是HMGCoA还原酶。
8. 参与尿素循环的酶都位于线粒体内。
()答案:错误解析:尿素循环中主要有5个酶的参与,其中氨甲酰磷酸合酶和鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中,另外三个精氨琥珀酸合成酶、精氨琥珀酸裂解酶、精氨酸酶则位于细胞质中。
9. ATP是果糖磷酸激酶(PFK)的别构抑制剂。
身边的植物学_河南理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.饱和脂肪酸主要存在于植物油中,具有降血脂、阻抑动脉粥样硬化斑块和血栓形成等功效,对心脑血管病有良好的防治效果等。
()参考答案:错误2.菟丝子是一种藤类植物,靠嗅觉识别合适的寄主,菟丝子喜欢小麦胜过番茄。
()参考答案:错误3.黄花菜具有散瘀消肿,祛风止痛,生肌疗疮的功效,入药部位是花。
( )参考答案:错误4.茎的分枝可分为()。
参考答案:二叉分枝_假二叉分枝_合轴分枝_单轴分枝5.温度直接影响植物体内各种酶的活性,从而影响植物的代谢即合成和分解的过程,那么植物生长的温度三基点包括什么?()参考答案:最适温度_最低温度_最高温度6.疟原虫在人体内进行无性繁殖,其成熟子孢子随唾液进入人体,裂体增殖形成裂殖子,最后侵入()后不再进行裂体增殖而是发育成雌、雄配子体参考答案:红细胞7.板蓝根有清热解毒的功效,板蓝根是()科菘蓝的根。
参考答案:十字花科8.冬虫夏草含有许多有益于人体吸收的物质,具有调节免疫系统、抗疲劳等多种功效,主要活性成分有()参考答案:虫草多糖_虫草酸_虫草素9.青藏高原药用植物资源的特点是野生种类多,蕴藏量丰富,重要的药用植物种类约50种,主要有()等。
参考答案:冬虫夏草_雪莲花_川贝母10.金银花用于各种热性病,如身热、发疹、咽喉肿痛等证,金银花在分类上属于十字花科。
参考答案:错误11.头状花序是菊科植物的典型特征之一,常见的菊科植物有()。
参考答案:菊花_向日葵12.伞房花序和伞形花序的主要区别在于()。
参考答案:而伞形花序各小花花柄等长,各小花排列成球面_伞房花序下层花的花柄较长,上层花花柄较短,各小花排列在同一个平面上_花柄长短的差异13.蒲公英的识别特征有:()。
参考答案:白色乳汁_开黄色小花,舌状花花瓣先端五裂_基生莲座状叶子、羽状深裂14.谷粒除形态大小不一外,都有相似的结构。
由()部分组成。
参考答案:糊粉层_胚乳_胚芽_谷皮15.水果中的香气成分以()为主,其次是醇类和挥发酸等。
植物生理学课后习题第一章名词解释1. 水势:water potential 每偏摩尔体积水的化学势差.就是水溶液的化学势与纯水的化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得的商.2. 渗透势:osmotic potential 又称溶质势,是由于溶质的存在,降低了水的自由能,因而其水势低于纯水水势的水势下降值.在标准压力下,溶液的渗透势等于溶液的水势.3. 压力势:pressure potential 细胞的原生质吸水膨胀,对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果,与引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质膨胀的反作用力.4. 质外体途径:apoplast pathway 水分通过细胞壁.细胞间隙等没有细胞质部分的移动,阻力小,速度快.5. 共质体途径:symplast pathway 水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞的细胞质,形成一个细胞质的连续体.6. 渗透作用(osmosis):物质依水势梯度而移动。
7. 根压(root pressure):由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。
8. 蒸腾作用(transpiration):水分以气体状态,通过植物体的表面(主要是叶子),从体内散失到体外的现象。
9. 蒸腾速率(transpiration rate):植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。
10. 蒸腾比率(transpiration ratio,TR):植物蒸腾丢失水分和光合作用产生的干物质的比值。
11.水分利用率—water use efficiency—指植物制造1g干物质所消耗的水分克数.12.内聚力学说—cohesion theory—以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力,保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。
相同水分子间,具有相互吸引的力量,称为内聚力。
叶片蒸腾失水后,便从下部吸水,所以水柱一端总是受到压力,与此同时,水柱本身的重量又使水柱下降,这样上拉下堕使水柱产生张力。
MtPAR MYB转录因子作为一个开关参与苜蓿原花色素的合成摘要:MtPAR(蒺藜苜蓿原花色素调节子)是myb蛋白家族的转录因子,在模式豆科植物苜蓿的原花色素(PA)的合成中起关键调控作用。
MtPAR在种皮中表达,pa积累的部位。
功能缺陷的Par突变体种皮中的pa含量比野生型低很多,然而花色素和其他专门的代谢物水平是正常的。
相反,当MtPAR在转基因苜蓿的毛状根中异常表达时,pa却大量积累。
对par突变体和MtPAR表达的毛状根进行转录分析,结合酵母单杂交分析,发现MtPAR 很可能通过激活WD40-1,从而正向调控编码类黄酮到pa合成途径中的酶的基因。
MtPAR 在牲畜饲料的紫花苜蓿中表达,导致根中含有可观察到的pa含量,突出了这一潜在增加牧草植物中pa含量的基因生物技术的战略,降低以此为食的反刍动物的气胀。
原花色素(pa,也成缩合单宁)是黄烷-3 -醇单元的低聚物,pa复合物在种皮,叶,果实,花,许多植物的树皮中都有分布。
Pa,儿茶素,表儿茶素是对人体健康有益的抗氧化剂,包括保护心脏,抗癌,消炎。
牧草植物中的Pa与蛋白结合,减慢在反刍动物的瘤胃的发酵,降低了微生物产生的甲烷含量,从而使动物免受可能致死的气胀病的危害。
牧草植物中等水平的pa含量,可以改善氮素营养,减少尿氮排泄,有利于抵抗肠道寄生虫。
不幸的是,很多豆科植物,包括世界上最重要的牧草植物,紫花苜蓿,没有足够多的pa来抵抗食草动物的胀气病。
因此,提高苜蓿和其他饲料豆科植物根中pa含量成为生物技术的一个重要目标。
Pa的合成和调控在非豆科植物的模式植物拟南芥中已研究清楚。
拟南芥中pa的合成知识大部分来自于tt突变体,表现为种子色素沉着较少。
20个tt基因已被鉴定,它们编码参与pa 合成及储存或者调控pa产量的蛋白的酶或者转运子。
转运子包括一系列的转录因子:tt2,myb家族的转录因子;tt8,bHLH转录因子;ttg1,WD40蛋白,共同组成一个调控花色素还原酶转录的三聚体。
最近,已经从模式豆科植物苜蓿中分离和鉴定了参与pa合成的几个关键的基因/酶和一个转运子的前体。
然而,我们对苜蓿和其他豆科植物pa的生物合成知之甚少,,只有一个WD40重复结构的转录因子有牵连,在紫花苜蓿种子的正调控pa的合成。
苜蓿的全基因组转录因子研究和其他在种子发育过程中被激活的基因中,锁定了超过30个诱导种子的转录因子用于反向遗传学功能鉴定。
其中一个编码调控苜蓿种子pa合成的myb蛋白家族的转录因子。
这个基因在转基因毛状根的异常表达导致pa合成和积累。
因此,这个myb转录因子具有提高牧草单宁水平的潜力。
结论:MtPAR编码一个在种皮中特异表达的myb转录因子图1:MtPAR基因的表达。
MtPAR在种子发育不同阶段和在种子不同组织中的表达情况。
我们使用了苜蓿的基因表达谱来筛选诱导种子的转录因子基因用于遗传鉴定。
其中之一,MtPAR,编码一个假定的R2R3类的myb转录因子,基于其蛋白N末端高度保守的R2和R3 myb DNA结合结构域。
MtPAR仅在种子中表达,授粉后24天表达量最高。
定量rt-pcr 表明这个基因在种皮中特异表达,在胚和成熟种子的胚乳中不表达。
距离分析,没有发现MtPAR和参与花青素或者pa合成的myb转录因子之间有密切联系。
最接近同源的MtPAR 是大豆里一个功能未知的myb蛋白。
Par突变体在种皮pa积累中是有缺陷的我们通过转座子插入MtPAR基因分离了四个独立的突变体。
群体中在NF4419的第二个外显子中,NF2466,NF1358,NF3308的第三个外显子中发现了Tnt-1插入。
与野生型相比,这四个插入突变体分离得到的纯合株系的成熟种子色素沉着减少。
在发育种子中,四个突变体的MtPAR转录水平不到野生型的5%。
图2:苜蓿par突变体分析A:不同的Tnt-1插入MtPAR的位置和相应的突变体株系的名称。
线表示内含子,矩形表示外显子。
B:NF4419突变体株系中突变对种子色素沉着的影响。
在另一个突变体株系中也观察到了相似的表型变化。
C:NF2466突变体株系成熟种子的dmaca染色D:提取物中pa水平(可溶的和不可溶的)与各自相应的对照。
Dmaca染色表明,与野生型相比,突变体的成熟种子中pa含量降低。
发育种子的Dmaca 染色表明,在授粉后10天到16天中,突变体和野生型pa含量都呈现出相似的,逐渐积累。
授粉后20-24天,突变体和野生型之间的差异开始明显,这个现象与野生型的MtPAR在授粉后24天后表达量最高相一致。
电镜观察突变体和野生型种子dmaca染色的横切面,很大程度上局限在种皮,表明MtPAR表达的组织特异性。
par突变体种子的可溶解的和不可溶解的pa水平都低于各自的对照,突变体可溶解的pa含量比对照低50%,不溶解的pa含量比对照低80%。
高效液相色谱分析表明,par突变体和野生型的各种pa二聚体分布相似。
花青素的分光光度分析表明,par突变体和野生型种子没有明显差异。
结论,MtPAR调控的是种子中pa,而不是花青素。
MtPAR异常表达诱导pa合成图3:在苜蓿毛状根中过表达MtPARA:过表达MtPAR转化株的毛状根的表型。
左:gfp作为转化标记。
中和右:dmaca未染色和染色的毛状根B:在14个不停毛状根转化体中可溶pa和花青素浓度与MtPAR表达水平的相关。
为了探究MtPAR在pa合成中的作用,我们使用了组成型表达启动子35S结合MtPAR 的cDNA来转化苜蓿的毛状根。
利用土壤农杆菌来转化含有使转化的毛状根可见的gfp标记和p35S:: Mt PAR载体到苜蓿中。
通过qRT-PCR检测苜蓿毛状根中MtPAR的异常表达。
观察最初的未染色的毛状根发现,与转化p35S::GUS的毛状根相比,p35S::Mt PAR的红色较浅。
在根生长和其他形态学特征中没有观察到p35S::GUS和对照有明显的差异。
然而,随后用dmaca染色后观察,发现p35S::Mt PAR和p35S::GUS有了明显的差异,前者用dmaca 染色后电镜显示为蓝绿色,暗示pa的存在,然而对照却没有。
可溶的pa水平在对照p35S::GUS转基因植物的毛状根中含量很低,但比p35S::Mt PAR 含量高100倍以上。
此外,可溶的pa浓度和MtPAR的转录水平成正相关。
相反,不溶解的pa水平在对照转基因植株毛状根中含量很低,并没有因为MtPAR的表达而增加。
花青素浓度在对照转基因植株毛状根中含量高,但是在p35S::Mt PAR株系中,随着可溶的pa水平增加,花青素浓度降低。
MtPAR调节pa合成基因的表达为了研究MtPAR引发pa生物合成的机制,我们使用基因芯片对突变体和野生型种子,p35S::Mt PAR和p35S::GUS转化的根进行转录组分析。
比较授粉后20天种子的转录水平,发现了49个在par突变体和野生型差异表达的基因。
其中,与野生型相比,par突变体38个基因的转录水平低,11个基因的转录水平高。
根据GeneBins ontology,14个在突变体中被抑制的基因编码参与原花色素合成的酶。
有些事pa和花青素合成都需要的(例如,查尔酮合酶,chs;类黄酮-3-羟化酶,f3h;花色素合酶,ans),然而其他基因在ans下游起调控作用,只调节pa的合成。
在突变体中表达水平高的基因大多功能未知。
在转p35S::Mt PAR的苜蓿毛状根中,171个基因表达水平明显不同于对照p35S::GUS。
其中,115个基因表达水平高于对照。
115个基因中的11个编码类黄酮合成的假定的酶。
为了确定MtPAR直接调控的基因,我们把突变体中被抑制的基因与转化p35S::Mt PAR 植株中被诱导的基因进行了比较。
12个基因同时满足两个条件,8个编码参与pa和花青素合成途径的酶。
这些编码ans和anr的基因,表茶儿酸合成的最后两步,影响苜蓿中pa的合成。
使用突变体种子和毛状根的异常表达的转录本数据,综合分析类黄酮合成途径中所有基因家族成员的表达。
此分析确定了MtPAR对类黄酮合成途径中两个中心酶(chs和f3h),一个特殊调节pa和花青素合成的开关的酶ans的调控作用。
图4:MtPAR在类黄酮途径调控中的作用。
A:类黄酮生物合成途径到pa和花青素的流程图。
*表示转录水平在突变体株系和过表达株系中都受到显著影响的酶。
B:授粉后20天的par突变体种子和过表达株系中参与类黄酮合成的假定基因的渐增表达情况。
C:相比野生型对照,par突变体成熟种子中显著变化的代谢物含量。
为了评价par突变体在类黄酮代谢途径的影响,我们使用uplc和ms进行了代谢物分析。
成熟种子中鉴别出74个有关的代谢物,与野生型相比,par突变体的19个代谢物变化显著。
这些代谢物主要属于四类复合物:香豆酸和香豆素化合物,三萜皂苷,表儿茶酸和类黄酮配糖类,分别有2个,8个,2个和7个。
尽管各自的皂苷类代谢物在par突变体中不同,突变体和对照的皂苷类的总量并没有显著差别。
香豆素和香豆酸也是同样情况。
相反,突变体的表茶儿酸含量比野生型低了45.9%,类黄酮配糖含量比野生型高23.2%。
在par突变体中表儿茶酸减少的量反映了可溶解pa水平的降低。
总之,遗传学,转录本和代谢分析的结果表明,苜蓿的MtPAR在pa合成中起着正调控作用。
MtPAR作用于WD40-1上游之前,在苜蓿中发现一个WD40重复结构蛋白,与拟南芥TTG1基因同源,称为MtWD40-1.苜蓿WD40-1突变体的可溶和不溶pa含量急剧下降。
然而,在苜蓿毛状根中过表达MtWD40-1,花青素浓度升高,pa浓度没有受到影响。
我们读MtWD40-1突变体和par 突变体进行了对比。
相比野生型对照,par突变体有38个基因在授粉后20天的种子中下调,,wd40-1突变体有16个基因在授粉后16天种子中下调。
此外,这16个基因中有14个与花青素合成有关。
为了检验Mtpar和MtWD40-1是否通过一个共同的途径诱导目标基因,我们做了定量pcr来检测par突变体中WD40-1的表达。
显然,授粉后20天的种子,不同的par突变体的wd40-1的转录水平比野生型低15-50倍。
相反,在授粉后16天种子中,par 转录水平并没有因为wd40-1的突变而受到影响。
此外,过表达MtPAR诱导了苜蓿毛状根中MtWD40-1的表达。
我们随后做了酵母单杂交来研究par,wd40-1和anr启动子之间的直接互作。
MtPAR激活了wd40-1启动子的转录,而不是anr启动子。
图5:par激活WD40-1的表达A:不同突变体株系中授粉后20天种子中MtWD40-1的表达情况。
B:毛状根转化体中MtWD40-1的表达情况。
AB:两个看家基因MSC27和PDF2的表达情况。