生物技术通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (10): 256-267.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0194
杨敏1(), 龙雨青1, 曾娟1, 曾梅1, 周新茹1, 王玲1, 付学森1, 周日宝1,2,3(), 刘湘丹1,2,3()
收稿日期:
2023-03-06
出版日期:
2023-10-26
发布日期:
2023-11-28
通讯作者:
周日宝,男,博士,教授,博士生导师,研究方向:中药资源与品质评价;E-mail: 1057323510@qq.com;作者简介:
杨敏,女,硕士研究生,研究方向:中药资源与质量;E-mail: 2574467409@qq.com
基金资助:
YANG Min1(), LONG Yu-qing1, ZENG Juan1, ZENG Mei1, ZHOU Xin-ru1, WANG Ling1, FU Xue-sen1, ZHOU Ri-bao1,2,3(), LIU Xiang-dan1,2,3()
Received:
2023-03-06
Published:
2023-10-26
Online:
2023-11-28
摘要:
克隆灰毡毛忍冬糖基转移酶UGTPg17、UGTPg36基因,并进行其不同花期表达量与皂苷含量相关性分析。根据灰毡毛忍冬转录组Unigene序列设计特异性引物进行UGTPg17、UGTPg36克隆;使用生物信息学网站对克隆的UGTPg17、UGTPg36编码蛋白进行理化性质、蛋白结构和进化关系等分析;实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析基因在不同花期表达情况;HPLC法测定灰毡毛忍冬皂苷含量;利用SPSS分析基因表达量与皂苷含量相关性。UGTPg17、UGTPg36基因开放阅读框长度分别为1 410 bp、1 428 bp,分别编码469、475个氨基酸,分别包含4、7个糖基化位点,均属于不稳定、亲水性蛋白,不具跨膜区域;UGTPg36蛋白不存在信号肽序列,UGTPg17蛋白平均S值>0.5,推测其可能含有信号肽。UGTPg17、UGTPg36在不同花期中表达均为上升趋势,皂苷含量在不同花期中存在波动,两者相关性分析得出,2个UGT基因与皂苷含量呈极显著负相关。成功从灰毡毛忍冬中克隆了UGTPg17、UGTPg36基因,其在不同花期表达存在差异性,且相关性分析表明UGTPg17、UGTPg36基因与灰毡毛忍冬皂苷生物合成相关,为进一步探索其具体功能奠定了基础。
杨敏, 龙雨青, 曾娟, 曾梅, 周新茹, 王玲, 付学森, 周日宝, 刘湘丹. 灰毡毛忍冬UGTPg17、UGTPg36基因克隆及功能研究[J]. 生物技术通报, 2023, 39(10): 256-267.
YANG Min, LONG Yu-qing, ZENG Juan, ZENG Mei, ZHOU Xin-ru, WANG Ling, FU Xue-sen, ZHOU Ri-bao, LIU Xiang-dan. Cloning and Function Analysis of Gene UGTPg17 and UGTPg36 in Lonicera macranthoides[J]. Biotechnology Bulletin, 2023, 39(10): 256-267.
试剂名称Reagents name | 编号No. | 生产厂家Manufacturer |
---|---|---|
多糖多酚植物总RNA提取试剂盒 | BSC65S1 | 杭州博日科技有限公司 |
DNA凝胶回收试剂盒 | GE0101 | 北京擎科新业生物技术有限公司 |
RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit | K1622 | 美国Thermo Fisher Scientific |
TranStart® Green qPCR SuperMix UDG | AQ111 | 北京全式金生物科技有限公司 |
2×Pfu MasterMix(Dye) | CW0686 | 康为世纪科技有限公司 |
2×Taq Master Mix(Dye) | CW0682 | 康为世纪科技有限公司 |
TS-Gel Red Ver.2 10000 in Water | TSJ003 | 北京擎科新业生物技术有限公司 |
DM 2 000 DNA Marker | CW0632 | 康为世纪科技有限公司 |
pEASY®-T1载体 | CT101 | 北京全式金生物科技有限公司 |
TreliefTM5α感受态细胞 | TSC-C01 | 北京擎科新业生物技术有限公司 |
TranStart® Green qPCR SuperMix UDG | AQ111 | 北京全式金生物科技有限公司 |
表1 实验试剂
Table 1 Reagents for experiment
试剂名称Reagents name | 编号No. | 生产厂家Manufacturer |
---|---|---|
多糖多酚植物总RNA提取试剂盒 | BSC65S1 | 杭州博日科技有限公司 |
DNA凝胶回收试剂盒 | GE0101 | 北京擎科新业生物技术有限公司 |
RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit | K1622 | 美国Thermo Fisher Scientific |
TranStart® Green qPCR SuperMix UDG | AQ111 | 北京全式金生物科技有限公司 |
2×Pfu MasterMix(Dye) | CW0686 | 康为世纪科技有限公司 |
2×Taq Master Mix(Dye) | CW0682 | 康为世纪科技有限公司 |
TS-Gel Red Ver.2 10000 in Water | TSJ003 | 北京擎科新业生物技术有限公司 |
DM 2 000 DNA Marker | CW0632 | 康为世纪科技有限公司 |
pEASY®-T1载体 | CT101 | 北京全式金生物科技有限公司 |
TreliefTM5α感受态细胞 | TSC-C01 | 北京擎科新业生物技术有限公司 |
TranStart® Green qPCR SuperMix UDG | AQ111 | 北京全式金生物科技有限公司 |
引物名称Primer | 序列 Primer sequence(5'-3') | 用途Purpose |
---|---|---|
UGTPg17-F | ATGGCCGGCGGCAGCAAGCTCCACG | 基因克隆 Gene clone |
UGTPg17-R | TCACTCAACTTTTTCAGACGCTTCATTC | |
UGTPg36-F | ATGTCTCAACACCACCACCGCGGCGA | |
UGTPg36-R | CTACCTAATAATGTGAGCAATGAAAGAA | |
Q-UGTPg17-S | GGCGCCTCAGTTGAAGATATTA | 实时荧光定量PCR RT-qPCR |
Q-UGTPg17-A | CATAATCAACGGCTGTCCAAAC | |
Q-UGTPg36-S | GGTTCTGCGAGATGCTGATAA | |
Q-UGTPg36-A | GCCCAATCTCTCACCACTATTC | |
18S-F | CTTCGGGATCGGAGTAATGA | 内参基因 Reference gene |
18S-R | GCGGAGTCCTAGAAGCAACA |
表2 引物序列
Table 2 Primer sequences
引物名称Primer | 序列 Primer sequence(5'-3') | 用途Purpose |
---|---|---|
UGTPg17-F | ATGGCCGGCGGCAGCAAGCTCCACG | 基因克隆 Gene clone |
UGTPg17-R | TCACTCAACTTTTTCAGACGCTTCATTC | |
UGTPg36-F | ATGTCTCAACACCACCACCGCGGCGA | |
UGTPg36-R | CTACCTAATAATGTGAGCAATGAAAGAA | |
Q-UGTPg17-S | GGCGCCTCAGTTGAAGATATTA | 实时荧光定量PCR RT-qPCR |
Q-UGTPg17-A | CATAATCAACGGCTGTCCAAAC | |
Q-UGTPg36-S | GGTTCTGCGAGATGCTGATAA | |
Q-UGTPg36-A | GCCCAATCTCTCACCACTATTC | |
18S-F | CTTCGGGATCGGAGTAATGA | 内参基因 Reference gene |
18S-R | GCGGAGTCCTAGAAGCAACA |
用途Purpose | 网址Website |
---|---|
理化性质分析 | ProtParam( |
糖基化位点预测 | NetOGly 4.0( |
亲/疏水性预测 | ProtScale( |
亚细胞定位预测 | WOLF PSORT( |
跨膜结构预测 | TMHMM 2.0( |
信号肽预测 | SignalP 4.1 Server( |
结构域分析 | NCBI( |
二级结构预测 | SOPMA( |
三级结构预测 | SWISS-MODEL( |
表3 生物信息学分析网站
Table 3 Websites on bioinformatics analysis
用途Purpose | 网址Website |
---|---|
理化性质分析 | ProtParam( |
糖基化位点预测 | NetOGly 4.0( |
亲/疏水性预测 | ProtScale( |
亚细胞定位预测 | WOLF PSORT( |
跨膜结构预测 | TMHMM 2.0( |
信号肽预测 | SignalP 4.1 Server( |
结构域分析 | NCBI( |
二级结构预测 | SOPMA( |
三级结构预测 | SWISS-MODEL( |
图2 灰毡毛忍冬各花期总RNA提取 1:花期1;2:花期2;3:花期3;4:花期4;5:花期5;6:花期6;7:花期7;M:2K DNA Marker
Fig. 2 Extraction of total RNA from the L macranthoides in different flowering stages 1: Flowering stage 1; 2: flowering stage 2; 3: flowering stage 3; 4: flowering stage 4; 5: flowering stage 5; 6: flowering stage 6; 7: flowering stage 7; M: 2K DNA marker
图7 LmUGTPg17蛋白与多种植物UGT蛋白序列比对 红框为UGT家族PSPG保守结构域
Fig. 7 Multiple sequences alignment of LmUGTPg17 with UGT protein of other plants The red box indicates PSPG conserved domains of the UGT family
图8 LmUGTPg36蛋白与多种植物UGT蛋白序列比对 红框为UGT家族PSPG保守结构域
Fig. 8 Multiple sequences alignment of LmUGTPg36 with UGT protein of other plants The red box represents PSPG conserved domains of he UGT family
图10 LmUGTPg17(A)、LmUGTPg36(B)基因在不同花期中表达模式
Fig. 10 Expression patterns of LmUGTPg17(A)and LmUGTPg36(B)in different flowering stages of L. macranthoides
图11 对照品溶液(A)和灰毡毛忍冬样品溶液(B)的 HPLC图谱1:灰毡毛忍冬皂苷乙;2:灰毡毛忍冬皂苷甲;3:川续断皂苷乙
Fig. 11 HPLC profiles of reference substance(A)and L. macranthoides sample solution(B) 1: Macranthoides saponin B. 2: Macranthoides saponin A. 3: Dipsacoside B
基因 Gene | 灰毡毛忍冬皂苷乙 Macranthoides saponin B | 灰毡毛忍冬皂苷甲 Macranthoides saponin A | 川续断皂苷乙 Dipsacoside B | 总皂苷 Total saponin | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significance(P) | 相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significance(P) | 相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significant(P) | 相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significant(P) | |||||
UGTPg17 | -0.955** | 0.001 | -0.617 | 0.140 | -0.294 | 0.522 | -0.918** | 0.004 | ||||
UGTPg36 | -0.997** | 0.000 | -0.606 | 0.149 | -0.295 | 0.521 | -0.935** | 0.002 |
表4 灰毡毛忍冬UGTPg17、UGTPg36基因表达量与皂苷含量相关性法分析
Table 4 Correlation analysis between the gene expression of UGTPg17 and UGTPg36 and the content of saponins of L. macranthoides
基因 Gene | 灰毡毛忍冬皂苷乙 Macranthoides saponin B | 灰毡毛忍冬皂苷甲 Macranthoides saponin A | 川续断皂苷乙 Dipsacoside B | 总皂苷 Total saponin | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significance(P) | 相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significance(P) | 相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significant(P) | 相关系数Correlation coefficient(r) | 显著性 Significant(P) | |||||
UGTPg17 | -0.955** | 0.001 | -0.617 | 0.140 | -0.294 | 0.522 | -0.918** | 0.004 | ||||
UGTPg36 | -0.997** | 0.000 | -0.606 | 0.149 | -0.295 | 0.521 | -0.935** | 0.002 |
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