论文药用植物中鲨烯环氧酶的生物信息学分析，该文是关于生物信息学论文范文资料和生物信息学和药用植物和鲨烯环氧酶有关在职开题报告范文.
药用植物中鲨烯环氧酶的生物信息学分析
赵志新,王凡
（商洛学院 生物医药与食品工程学院,陕西商洛 726000）
摘 要押从系统进化角度对药用植物中三萜皂苷合成通路中的关键酶———鲨烯环氧酶（Squaleneepoxidase, SE）进行生物信息学分析. 通过检索已发表的相关文献,从 NCBI 数据库中下载文献中实验验证的 SE 基因序列,然后使用生物信息分析软件对所搜集序列进行同源性分析,并构建系统进化树. 结果表明,刺五加与拟南芥、丹参的同源性较高,刺五加 actin1,2,3SE（拟南芥）和刺五加 actinSE（丹参）亲缘关系较近,而枇杷 SE（拟南芥）的亲缘关系较远.
关键词押鲨烯环氧酶；生物信息学；药用植物
中图分类号押S567.5 文献标识码：Ａ 文章编号：1674-0033（2017）06-0051-05
Bioinformatics Analysis of Squalene Epoxide in
Medicinal Plants
ZHAO Zhi-xin, WANG Fan
(School of Biopharmaceutical and Food Engineering, Shangluo University, Shangluo 726000, Shaanxi)
Abstract：Bioinformatics analysis of key enzyme squalene squalene (SE) in the pathway of triterpenoid saponin biosynthesis from medicinal plants is done. From the published literatures SE sequences were identified in medicinal plants, and then downloaded from the NCBI database； after that bioinformatic softwares were used for homology analysis of the sequences and phylogenetic trees were constructed. The results revealed that Acanthopanax senticosus had high homologies with Arabidopsis thaliana andSalvia miltiorrhiza, actin1,2,3 SE in A.senticosus(Arabidopsis) were similar to actin SE in A.senticosus (S. miltiorrhiza), yet SE in Eriobotrya japonica showed distant relationship with other sequences.
Key words：squalene epoxide； bioinformatics； medicinal plants
三萜皂苷（Triterpenoid saponins）作为一类重要的药用植物次生代谢产物, 具有保护肝脏、抗凝血、消炎抗病毒、降低胆固醇等多方面 的药理作用[1]. 三萜类化合物在自然分布很广,在菌类、蕨类植物、单子叶植物和双子叶植物、动物和海洋生物中都有存在,尤其是在双子叶植物中分布最为广泛,主要分布于菊科、石竹科、五加科、豆科、远志科、桔梗科及玄参科[2-4],特别是普遍存在于绞股蓝、人参、三七、柴胡以
及积雪草等多种药用植物中 [5]. 鲨烯环氧酶 （Squalene epoxidase, SE）也被称为角鲨烯单加氧酶,在细胞内质网中催化鲨烯（角鲨烯）为环氧鲨烯[6]. 在植物中,SE 催化鲨烯氧化生成2,3-氧化鲨烯,因此被认为是三萜皂苷类化合物合成中一个公认的关键限速酶[7]. 同时研究发现,牛樟芝三萜途径中最后一步关键的限速酶也是鲨烯环氧酶（SE）[8]. 人参植物中至少含有 2 种角鲨烯环氧化物酶,一种参与三萜皂苷的合成,另一种可能参与了植物甾醇的合成[9]. 本文主要是利用生物信息学的手段, 查找已经公布的药用植物中的 SE 基因的序列数据, 并经过整理、分析, 根据得到的结果来预测他们之间的同源性和进化关系, 为下一步通过分子生物学技术进行基因功能分析及代谢通路研究奠定基础.
1 材料与方法
1.1 材料
检索已发表有关 SE 研究的学术论文, 然后从 NCBI 查找已公布的相关基因序列.1.2 方法
运用 BLASTn 2.6.0 对药用植物中 SE 核酸序列的同源性进行分析； 借助 MEGA6.0 构建系统发育进化树, 分析药用植物中 SE 基因的进化关系.
2 结果与分析
2.1 不同药用植物 SE 核酸序列
截止 2017 年 3 月 10 日为止,从 NCBI 数据库中下载已经公布的药用植物 SE 的核酸序列,共 28 条,包括拟南芥,刺五加,枇杷等 10 种药用植物的核酸序列（见表 1）.
2.2 核酸序列的比对分析
将收集到的 28 条 SE 序列与拟南芥和丹参基因组做 BLAST 分析. 使用 BLASTn 2.6.0 分别分析拟南芥和丹参基因组数据中的潜在 SE序列,选择相似性较高的序列. 获得结果如图 1～图 3. 结果显示：拟南芥潜在的 SE 基因序列与刺五加 actinSE 基因序列相似性最高. 同源性分别是刺五加 actin（丹参）82%,枇杷 SE2（拟南芥）75%,刺五加 actin3（拟南芥）86%,刺五加actin2（拟南芥）83%, 刺五加 actin1 （拟南芥） 86%. （括号里的物种名为做 BLAST 的参照基因组）
2.3 构建系统进化树
为了对药用植物中三萜皂苷的代谢通路做更深层次的分析,将所获的 NCBI 数据库中已经注册的 SE 核酸序列, 经同源性分析后做系统进化分析. 将 BLASTn 搜索得到同源性较高的核酸序列,使用 MEGA6.0 软件构建系统进化树,依据五种不同算法所构建的进化树, 如图 4～图 8.
2.3.1 Maximum Likelihood Tree 算法
由图 4 可知, 从进化树图上来分析,5 种 SE序列聚成两大支,刺五加 actin1,3（拟南芥）和枇杷（拟南芥）聚为一大支；刺五加 actin（丹参）和刺五加 actin2 （拟南芥） 聚集为一支； 刺五加actin2（拟南芥）和刺五加 actin1,3（拟南芥）的亲缘关系较远与枇杷（拟南芥）亲缘关系较近.
2.3.2 Neighbor-joining Tree 算法
由图 5 可知,5 条 SE 核酸序列系统进化分析结果表明,5 种 SE 序列聚成三大支, 刺五加actin1,3（拟南芥）聚为一大支；枇杷（拟南芥）独立聚为一支；刺五加 actin（丹参）和刺五加 actin2（拟南芥）为一支；枇杷（拟南芥）与刺五加 actin （拟南芥）和刺五加 actin(丹参)的亲缘关系较远.其中,刺五加 actin 与丹参和拟南芥 SE 亲缘关系较近,但刺五加 actin（拟南芥）之间的亲缘关系较远.
2.3.3 Maximum Parsimony Tree 算法
由图 6 可知,5 条 SE 核酸序列系统进化 分析结果表明,5 种 SE 序列聚成两大支,刺五加 actin1,2,3（拟南芥）和刺五加 actin（丹参）聚为一大支；枇杷（拟南芥）独立聚为一支；刺五加 actin1,2,3(拟南芥)和刺五加 actin（丹参） 亲缘关系较近,而枇杷（拟南芥）的亲缘关系较远.
2.3.4 UPGMA Tree 算法
由图 7 可知,5 条 SE 核酸序列系统进化分
析结果表明,5 种 SE 序列聚成三大支, 刺五加actin1,3（拟南芥）聚为一大支；枇杷（拟南芥）独立聚为一支；刺五加 actin（丹参）和刺五加 actin2 （拟南芥）为一支；枇杷（拟南芥）与刺五加 actin （拟南芥）和刺五加 actin（丹参）的亲缘关系较远. 其中,刺五加 actin 与丹参和拟南芥 SE 亲缘关系较近,但刺五加 actin（拟南芥）之间的亲缘关系较远.
2.3.5 Maximum Parsimony Tree 算法
由图 8 可知,5 条 SE 核酸序列系统进化分析结果表明,5 种 SE 序列聚成两大支, 刺五加actin1,3(拟南芥)和枇杷（拟南芥）聚为一大支；刺五加 actin 与丹参和拟南芥 SE 为一支；刺五加actin 与丹参和拟南芥 SE 与刺五加 actin1,3(拟南芥)的亲缘关系较远,而与枇杷（拟南芥）亲缘关系较近.
3 讨论与结论
将获得的 SE 的核酸序列提交到美国国立生物技术信息中心（NCBI） 的核酸序数据库进行BLASTn 相似性序列,结果显示：拟南芥 SE 基因序列与刺五加 actinSE 基因序列相似性最高. 为了分析 SE 的进化情况, 从 NCBI 的数据库中选取与 SE 基因编码相似性较高的 5 条序列（丹参-刺五加 actin （HM051058.1）, 拟南芥-枇杷SE2 （NC_003071.7）, 拟南芥 - 刺五加 actin3 （NC_003074.8）, 拟 南 芥 - 刺 五 加 actin2 （NC_003070.9）, 拟 南 芥 - 刺 五 加 actin1 （NC_003076.8））, 同源性分别达到刺五加 actin （丹参）82%, 枇杷 SE2（拟南芥）75%, 刺五加actin3（拟南芥）86%, 刺五加 actin2 （拟南芥） 83%,刺五加 actin1（拟南芥）86%. 从系统进化树可以看出, 刺五加 actinSE 基因与拟南芥 SE 基因的亲缘关系较近,这与序列 BLASTN 的分析结果一致. 系统进化分析将包括人参在内的 24 种植物的 SE 进行比较分析,从结果中可以得出,刺五加 actin1,2,3（拟南芥）和刺五加 actin（丹参）亲缘关系较近,而枇杷（拟南芥）的亲缘关系较远,这符合自然的进化规律.
由于鲨烯环氧酶在植物中存在的种类不多,且大多在药用植物中, 特别是在人参属植物中,已发现并命名的基因至少有 17 个基因[10]. 有一部分药用植物中的 SE 基因已经被克隆出来[5,7,11-17],而桔梗中的三萜皂苷代谢通路的理论研究还不成熟.因此,在药用植物中分析 SE 基因可以为揭示三萜皂苷的代谢通路、利用植物基因工程技术人工合成三萜皂苷具有重要意义,也为下一步克隆这些基因提供生物信息学理论依据.
参考文献：[1]郁梅,方彭华,于桂芳,等.桔梗的化学成分和抗肿瘤活性研究进展[J].国际药学研究杂志,2011,38(4)：280-283.
[2]李洁,高阳,刘云凤,等.不同树木落叶中三萜化合物的 比较分析[J].河北林业科技,2011(2)：6-8.
[3]赵秀玲.桔梗的化学成分、药理作用及资源开发的研究进展[J].中国调味品,2012,37(2)：5-8,24.
[4]唐瑶,陈洋,曹婉鑫,等.三萜皂苷结构及应用的研究进展[J].安徽化工,2015,41(2)：13-22.
[？？]蒋军富,李雄英,吴耀生,等.绞股蓝鲨烯环氧酶基因的克隆与序列分析[J].西北植物学报,2010,30(8)：1520-1526.
[？？]付先军.中药归经（肺经）理论和肺系方剂配伍规律 的解析及在海洋中药研发中的应用[J].中国海洋大学, 2009,32(6)：1-249.
[7]牛云云,朱孝轩,罗红梅,等.三萜皂苷合成生物学元件 的开发：三七鲨烯环氧酶编码基因克隆及表达模式分析[J]. 药学学报,2013,48(2)：211-218.
[8]李晶,林雄杰,何静敏,等.牛樟芝菌丝体和子实体三萜含量测定及 Se 和 Mvd 基因表达分析[J].西南农业学报,2016,29(9)：2206-2211.
[9]张艳敬,候志芳,梁韶,等.人参属药用植物三萜皂苷合成途径关键酶的研究进展[J].特产研究,2016,38(2)：53-57,70.
[10]金健,吴亚运,晏旋,等.人参属植物鲨烯环氧酶编码基因的生物信息学分析[J].公共卫生与预防医学,2016,27 (3)：9-12.
[11]李惠华,徐剑,刘小英,等.鲨烯环氧酶基因(SQEs)的克隆及其在温度胁迫下与枇杷悬浮培养细胞中熊果酸(UA)含量的相关性[J].农业生物技术学报,2015,23(4)：
481-491.
[12]邢朝斌,曹蕾,陈龙,等.刺五加鲨烯环氧酶基因 cDNA 的 克隆及序列分析[J].中国中药杂志,2012,37(2)：172-175.
[13]牛云云.三七、西洋参中三萜皂苷合成关键酶基因的 克隆及表达模式分析[D].北京：北京协和医学院中国医学科学院,2013：1-82.
[14]殷秀梅. 蛇足石杉 HsFPS1、HsSQS1 和 HsSE1 基因克 隆、 生物信息学预及表达分析 [D]. 重庆： 西南大学, 2013：1-45.
[15]成慧,杨光,刘雅婧,等.龙牙楤木 SE 基因克隆与植物表达载体构建[J].吉林农业大学学报,2011,33(1)：47-50.
[16]SUZUKI H, ACHNINE L, XU R,et al. A genomics approach to the early stages of triterpene saponin biosynthesis in Medicago truncatula. Plant J,2002,32 (6)：1033-1048.
[17]孙婷婷,邹莉,张林芳,等.桑黄鲨烯环氧酶基因克隆与序列分析[J].中草药,2015,46(18)：2768-2773.
（责任编辑：李堆淑）
此文总结,此文为一篇关于经典生物信息学专业范文可作为生物信息学和药用植物和鲨烯环氧酶方面的大学硕士与本科毕业论文生物信息学论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
参考文献：
1、 高职药用植物栽培技术课程工学结合教学改革 【摘 要】本文基于高职院校药用植物栽培技术课程工学结合教学设计过程,针对药用植物栽培技术课程的职业岗位、工作对象、典型工作及工作流程,确定符合工学结合教学模式的学习情景,并应用项目教学法、承包制教学法.
2、 《药用植物组织培养》课程教学改革以西南林业大学为例 摘要本科教学一般偏重专业基础理论学习,而对学生创新能力培养则相对缺乏 药用植物组织培养是一门应用性和实践性很强的课程,针对其教学中存在的问题,提出了几点改进措施,从而使学生通过该门课程的学习,具备独立.
3、 香梨施用美丽谷酶肽生物螯合剂对其产量和品质的影响试验 摘要通过香梨在生育期喷施、灌根或喷施灌根美丽谷酶肽生物螯合剂,探讨这3种施用方法对香梨树生长发育、果实产量和品质的影响,结果表明,香梨喷施灌根美丽谷酶肽生物螯合剂能使香梨树树势明显增强,提高产量和品质.
4、 微载体生物反应器按不同细胞密度培养猪圆环病毒2型 微载体生物反应器按不同细胞密度培养猪圆环病毒2型的研究江兴华 崔龙萍 张小兰 陈丽萍 阮鹭静 福州大北农生物技术有限公司 福州 350014摘 要 本试验旨在探讨微.
5、 生物菌剂在药用植物栽培中进展 摘要为了证实生物菌剂对药用植物生长、生理、生化指标及药用植物土壤理化性质……的影响,本文归纳了大量现有的实验数据及结论,总结出生物菌剂在药用植物生长过程中,对植物本身及其土壤都有改善的作用 关键词生物.
6、 药用植物土传病害与生物防治进展 摘要随着林业生产的转型,发展林下经济成为新的林业增长点,其中林药栽培作为林下经济的主要内容受到关注,随着人工栽培面积的扩大,病害发生日益严重,其中土传病害对地下根茎、鳞茎或块茎……药用植物的产量和品质.