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Articles by Oliver Yu in JoVE
JoVE General
复合植物代苜蓿truncatula
Donald Danforth Plant Science Center, St. Louis, Missouri
我们演示了如何毛状根复合植物可以用来研究植物根瘤菌的相互作用和结瘤的难以转化的物种
Other articles by Oliver Yu on PubMed
增加大豆种子中的异黄酮生物合成的代谢工程。
通过复杂的 phenylpropanoid 生物合成途径的代谢工程增加了异黄酮含量大豆 (大豆)。Phenylpropanoid 通路基因被激活的大豆种子，其中减少染料木黄酮和黄酮水平升高与总异黄酮含量小总体上升玉米 C1 和 R 转录因子的表达。Cosuppression 黄酮 3-羟化酶阻止的途径，C1/R 表达结合的花色素苷分支导致更高水平的异黄酮。转录因子驱动基因激活与抑制竞争对手的途径的结合提供了增强的异黄酮大豆种子中积累成功的手段。
两种异黄酮合酶基因的启动子差异回应结瘤和防御中转基因大豆根信号。
异黄酮类化合物是一组共同的结瘤和防御反应中发挥作用的豆科植物的次生代谢物。异黄酮合成酶 (IFS) 催化异黄酮生物合成的关键切入点步从一般 phenylpropanoid 通路。我们已经克隆编码种两个从大豆异黄酮合酶异构体的基因 5' 上游地区。我们的特点大豆的定量逆转录-聚合酶链反应的 IFS1 和 IFS2 基因的组织特异性表达模式。主要是在根和种子检测到异黄酮合成酶誊本。IFS1 启动子甚至开细菌 uidA (GUS) 基因表达的转基因大豆植物，表达式被本地化为根表皮和根毛。我们响应结瘤和防御信号检测 IFS1:GUS 的差异组织特异性表达。大豆，diazotropic 共生根瘤菌日本血吸虫诱导根毛发中的 IFS1:GUS 和年轻分化带根的木质电杆的表达。这一观察表明结瘤固氮中异黄酮类化合物的新角色。国防相关激素水杨酸诱导表达的 IFS1:GUS 中的根目录的所有单元格类型。我们也注意到响应 B.日本或水杨酸的 IFS1 和 IFS2 的谈话内容水平的相应变化，所确定的定量逆转录-聚合酶链反应。使用毛状根转化大豆复合植物，我们已经确定调解响应 B.日本的 IFS1 和 IFS2 的启动子区域。我们还在水稻和拟南芥中表明 IFS1 守恒的根特异性表达。大豆的 IFS1 的表达模式是符合作为防御化合物对病原菌及信号分子到共生细菌在大豆中的异黄酮类化合物生理作用。
染料木黄酮、 大豆黄酮、 大豆异黄酮牵连在促进人类健康、 积累的灌溉就大为增加。
绕过干旱条件期间种子坚持填写下泄的美国大豆生产地区，研究人员已开发出早期大豆 (甘氨酸 max [L.] 变异。） 生产系统 (ESP)，它必然伴有早期种植的短季节品种。因为大豆供应优势的世界蛋白质和油和大豆食品的消费已经与多重健康效益，对蛋白质、 种子品质性状影响此农艺实践相关联油和异黄酮应进行调查。四个品种的大豆、 从成熟第四组的两个及两个来自成熟组 V，埋设在四月 (ESP) 和斯通维尔，在两年的研究中 (传统) 5 月大豆种子女士近红外的分析用来确定蛋白质和油的百分比。取决于品种，早期种植作物的含油量增加了 3-8%，而蛋白质没有大的变化。可视化蛋白提取物分割钠十二烷基硫酸盐-聚丙烯酰胺凝胶电泳和荧光二维差异凝胶电泳显示早播并不会影响相对积累的主要种子贮藏蛋白质 ；因此，相当于传统栽培大豆蛋白质组成。成熟组四品种所载较高百分比的油和蛋白质比成熟组 V 品种，不论种植日期更低的百分比。脂肪酸的气相色谱法分离显示饱和及不饱和脂肪酸的百分比由种植日期没有显著改变。甲醇提取物从收获的种子不同种植日期时分析的高性能液相色谱显示中异黄酮含量的显著区别。取决于品种、 总异黄酮含量增加多达 1.3-fold 在早期种植大豆。灌溉增强这两个早期和晚期-栽大豆异黄酮含量高达引诱。个别异黄酮、 大豆黄酮和金雀异黄素，积累也被升高的灌溉。由于这一文化习俗可以提高品质性状的种子，ESP 提供了机会提高大豆的质量。
大豆异黄酮合酶基因的 RNA 干扰导致沉默远端向转换网站和对大豆疫霉的增强敏感性的组织中。
异黄酮被认为在微生物-植物相互作用中发挥不同的作用，也是潜在的重要与人类营养和医学。异黄酮合成酶 (IFS) 是形成大豆异黄酮的关键酶。在这里，我们审查了 RNAi 沉默的大豆 (大豆) 中这种酶的基因的后果。大豆子叶组织被改造与发根农杆菌携带 RNAi 沉默构造设计以沉默表达的 IFS 基因的两个副本。大约 50%的新兴根都用 RNAi 构造中，转换和变化最根展出 > 沉默的异黄酮积累的 95%。沉默的 IFS 是还表明整个子叶 (远端到转换站点的组织） 中的异黄酮的高效液相色谱法分析和实时逆转录 PCR。此远端沉默导致几乎完全禁止的 IFS1 和 IFS2 基因的 mRNA 积累及异黄酮积累伤人或从大豆疫霉细胞壁葡聚糖诱导治疗所致。预制的异黄酮复合物不能减少在远端组织，表明这些小营业额存储异黄酮池。远端沉默的转型只是 5 d 内成立和为期 3-4-d 之后, 不再是大多数实验中明显是极具效率。沉默的 IFS 是有效在至少两种基因型，导致对体育的大豆，扰乱 R 基因介导抗根和子叶组织中 nonrace 的特定抗药性增强敏感性。大豆子叶系统，已经模型系统防御信号反应的细胞信号转导，可能为通过基因沉默的植物基因功能分析提供方便和有效的制度。
部分重建在酵母使用大豆中黄酮类化合物和异黄酮合成的一类，并键入二查尔酮 Isomerases。
黄酮类化合物和异黄酮类化合物是主要的植物次生代谢产物的调解多种多样的生物学功能和施加重大的生态影响。这些化合物在许多重要的生理过程中发挥了重要作用。此外，黄酮类化合物和异黄酮类化合物具有直接而又复杂的影响，对人类的健康，从降低胆固醇水平和提高妇女的健康预防某些癌症。在这项研究，我们克隆和功能上的特点 （盛会），五个大豆 (黄豆) 查尔酮 isomerases phenylpropanoid 途径产生黄酮类化合物和异黄酮类化合物中的关键酶。基因的表达和动力学分析表明我志，作为基板使用柚皮素查尔酮，协调受规管与其他黄酮类化合物特异性基因，同时二盛会，使用各种各样的查尔酮基底，该类型的大豆类型是协调监管与异黄酮特异性基因和专门的结瘤信号激活。此外，我们发现一些新发现的大豆盛会不需要在基体上的 4'-羟基结构为高酶活性。然后，我们工程酵母 （酿酒酵母） 产生黄酮类化合物和异黄酮化合物。当类型 II 盛会之一 coexpressed 与异黄酮合酶时，酶催化异黄酮合成，犯下的第一步添加到文化传播媒介的不同查尔酮基质被转换为各种各样的烷和异黄酮。我们也由与任一黄酮 3beta-羟化酶或黄酮合成酶二 coexpressing 罗重建的黄酮类化合物的途径。在酵母中的黄酮类化合物和异黄酮的途径体内重建提供了一个独特的平台，研究酶的相互作用和代谢通量。
使用非自然的蛋白融合，工程师在酵母和哺乳动物细胞中白藜芦醇合成的。
白藜芦醇是生产数量有限的回应强调植物的天然防御复合。除了心血管的好处，这种促进健康的化合物据报在酵母菌、 苍蝇、 蠕虫和鱼的寿命延长。Biosynthesize 白藜芦醇从头开始，酪氨酸氨酶 (TAL) 4 coumarate (4 CL)、 CoA-连接酶和芪合酶 (STS) 分别从球形、 拟南芥和欧亚种葡萄，孤立。表示 4 CL 和 STS 的酵母细胞产生白藜芦醇与 4 对香豆酸、 4 CL 的衬底纸时。加入 4 CL 和 STS 平移融合蛋白被使用时，酵母细胞产生大于 cotransformed 的单元格，这表明 4 CL 和 STS 的物理定位便利白藜芦醇生产 1g 更多白藜芦醇。白藜芦醇通路介绍时入人胚胎肾 293 细胞检测是 de novo 生物合成，导致细胞内积累的白藜芦醇。我们成功地工程整个植物天然产物途径到哺乳动物的主机。
内源性异黄酮大豆与根瘤菌日本共生的建立至关重要。
豆科 iso/黄酮类化合物有牵连在结瘤固氮过程中，但问题仍然被他们特定的角色，并没有明确的证据表明存在显示这些化合物结瘤固氮的必要条件。两个假设建议 iso/黄酮类化合物的主要作用是诱导根瘤菌点头基因表达其能力和/或调节内部根生长素浓度的能力。目前的工作提供了异黄酮是大豆根结瘤固氮的必要条件，因为他们能够诱使日本根瘤菌的结瘤固氮基因的直接的、 遗传的证据。异黄酮合成酶 (IFS) 大豆异黄酮的生物合成中的关键酶的表达具体诱导 B.日本。当 IFS 被压制使用 RNA 干扰技术在大豆毛状根复合植物时，这些植物严重减少了结瘤固氮。奇怪的是，预处理的 B.日本或外源应用到根系统的任一主要大豆异黄酮、 大豆黄酮或金雀异黄素，未能恢复正常结瘤固氮。沉默的查尔酮还原酶导致的大豆黄酮水平非常低和更高的水平的染料木黄酮，但并未影响结瘤，暗示内源性生产的金雀异黄素足以支持结瘤固氮。符合异黄酮的大豆根中的生长素运输内源性监管机构作为发挥的作用，沉默的 IFS 导致生长素诱导基因表达变化和生长素运输。但是，使用的染料木黄酮过敏 B.日本株或点头信号的纯净 B.日本救出正常结瘤固氮的 IFS 沉默的根，它指示异黄酮能够调节生长素运输未结瘤固氮的关键。
启发式或 5 Deoxyisoflavonoids 生物合成基因沉默 RNAi 取消特定种族的抵抗和过敏性细胞死亡疫霉菌感染组织中。
异黄酮类化合物被认为在大豆 (大豆) 抗疫中发挥着重要的作用。沉默为控制其启发其生物合成和第三个基因的两个基因是解决这个问题。沉默的异黄酮合成酶 (IFS) 或查尔酮还原酶基因 (CHR) 取得了大豆根通过农杆菌介导发根农 RNAi 办法。沉默的有效性之后，由定量逆转录-聚合酶链反应和高效液相色谱法分析。沉默 IFS 或 CHR 导致 Rps 介导的抗性的细目，以竞赛体育大豆 1 'W79' (Rps 1 c) 或 'W82' （Rps 1 k） 大豆。阻力损失陪同两品种过敏 (HR) 细胞死亡抑制和激活细胞死亡相关的氢过氧化物和过氧化物酶的抑制。各项研究结果表明，5-deoxyisoflavonoids 建立细胞死亡和特定种族的抵抗中发挥关键作用。5-Deoxyisoflavonoids，有力激发体育大豆根腐病菌细胞壁葡聚糖诱导子触发细胞死亡反应根中的沉默 CHR 或 IFS，也抑制了。此外，沉默的诱导释放纤维素 (PR 2） 导致 HR 细胞死亡和特定种族的抵抗到体育大豆和细胞壁葡聚糖诱导的异黄酮和细胞死亡应对损失的损失。两者合计，这些结果表明，原位释放的碎片从一般抗诱导 (病原相关分子模式) 是必要的 HR 细胞死亡的大豆根携带耐药基因在 Rps 1 轨迹，和这种细胞死亡反应介导通过囤积 5-deoxyisoflavones 活跃。
从苜蓿黄酮合酶是黄酮-2-hydroxylases，重要的结瘤固氮。
黄酮是重要 copigments 发现在很多高等植物的花和植物适应强调发挥各种各样的角色。苜蓿品种中黄酮也作为信号分子期间与 diazotropic 细菌费氏中华根瘤菌苜蓿的共生互动。他们是在根系分泌物中找到的最有力点头基因诱导剂。不过，黄酮合酶 II (形式的翅片 II)，负责黄酮合成的关键酶不一直在苜蓿品种。我们从苜蓿使用已知形式的翅片二序列从其他物种的两个形式的翅片 II 基因的克隆和命名为 「 MtFNSII-1 和 MtFNSII-2。在酵母 （酿酒酵母） 的功能性分析表明这两种细胞色素 p450 氧化 monooxygenases 的催化机制类似于其他已知豆科形式的翅片二从甘草 （甘草 echinata)。MtFNSII 将国内黄酮转换为 2 hydroxyflavanones 而不是黄酮，而形式的翅片二从 nonlegume 非洲菊，转为国内黄酮黄酮直接。两个 MtFNSII 基因有不同的组织特异性表达模式。MtFNSII-1 高度表示根和种子而 MtFNSII 2 高度有人在鲜花和长。此外，MtFNSII-2 是诱导 S.苜蓿和甲基茉莉处理，而不是 MtFNSII-1。组织化学染色的携带转基因毛状根的启动子记者构造指出 MtFNSII-2 感应组织具体的大多是本地化的血管组织和根毛发。MtFNSII 基因的 RNA 干扰介导抑制导致贫化的黄酮根，导致大大减少结瘤时接种试验。我们的研究结果提供遗传证据支持，黄酮是重要的 M.截形苜蓿结瘤。
黄酮类化合物在豆科植物结瘤固氮的独特的关键角色。
RNA 干扰介导沉默的关键类黄酮和异黄酮生物合成的酶，分别由两个不同的研究组提供了直接遗传证据为这些化合物在结瘤固氮中发挥的重要作用。安东 · 华士信中南工业大学显示黄酮类化合物是本地化的生长素运输抑制期间在不确定的豆科苜蓿根瘤的必要条件。相比之下，Senthil 勃中南工业大学表明异黄酮是内源性点头基因诱导有期徒刑豆科植物大豆的必要条件。
白藜芦醇的生物合成代谢工程的潜力。
白藜芦醇，有趣的植物酚类化合物在红酒中找到，但不是广泛分布于其他常见的食物来源。白藜芦醇的健康好处包括预防心血管疾病和癌症，— — 和作为发现最近 — — 促进长寿的几种动物的系统。通路和白藜芦醇合成的酶是很好的特点。此外，对植物、 微生物和动物方面也取得了这种化合物的代谢工程。这项检讨试图概括当前的白藜芦醇通路工程的了解在各种系统中，概述在商业应用程序中的挑战，并确定未来的机会，为白藜芦醇生物工程。
保守的丝氨酸、 酪氨酸残留对催化、 配体绑定和辅酶的酪氨酸氨酶活动网站中处理的贡献。
酪氨酸氨酶 (TAL) 催化 L-酪氨酸转为使用 3,5-dihydro-5-methylidene-4H-imidazole-4-one (亿) 修复组-香豆酸。在细菌中，TAL 用于生产的光敏黄色蛋白发色团和咖啡酸合成的某些放线菌。在这里我们生化检查 TAL 从球形 (RsTAL) 的野生型和突变形式。RsTAL 动力学分析表明酶作为基材显示 90-fold L-酪氨酸 L-苯丙氨酸与偏爱。TAL 活动与 L-酪氨酸和苯丙氨酸的 pH 依赖演示常见质子化状态的催化作用，但指示充电状态为绑定的任一氨基酸的差异。定点突变表明 Ser150，Tyr60 和 Tyr300 催化的必要条件。Ser150 对丙氨酸突变废除亿修复组，形成如图所示的质谱，并防止催化。Y60F 和 Y300F 突变体这两种氨基酸基质处于非活动状态，但绑定-香豆和肉桂酸与亲和的小于 12-fold 变化比野生型酶。米奥醇处理分析加合物形成显示反应性的修复组并不会显著改变诱变的 Tyr60 或 Tyr300。作用机理的 Ser150、 Tyr60 和 Tyr300 讨论关于 RsTAL 和相关的亿含酶的三维结构。
转录分析高度 Syntenic 地区苜蓿和甘氨酸使用平铺芯片的最大值之间。
豆科植物的开花植物的第三大家族，唯一的作物物种在修复大气氮的能力。由于最近的基因组测序努力，豆科植物现广泛可用在多个物种的基因组和宿主数据的几个植物家庭之一。前所未有的复杂性和即将发生的这些数据的完整性为创造机会发现的新办法。
小说和结瘤固氮调节 Microrna 在大豆根部。
小 RNAs 规管发育中的进程数植物和动物。然而，小 RNAs 在豆科根瘤菌共生的作用是很大程度上是蛮荒之地。豆类 (如大豆) 和根瘤菌细菌 (如根瘤菌日本) 之间的共生结果发生大多数生物固氮根瘤。我们设法查明 Microrna (Mirna) 规管在大豆 B.期间日本共生。
大自然的组装线： 简单丙和 Polyketides 的生物合成。
植物产生大量的丙，分子多样性和这些化合物的绝对量。丙和相关的植物 polyketides，具有多种生物功能。它们有助于吸引传粉者、 支持中学细胞壁生长、 提供保护，防止各种植物疾病，有利于土壤微生物进行交互。其基本的化学特性还使它们有用生物燃料和生物材料行业。Phenylpropanoid 代谢开始注入生成范围广泛的结构相关的多酚类化合物的各种生物合成途径的氨基酸苯丙氨酸。这次审查的重点是四个组别，这些多酚类化合物-polyketides、 苯乙烯、 异黄酮和儿茶素。我们将讨论这些分子、 植物，其生理作用和对人类的其显著的药理和生理影响的生物合成。这次审查还突出了旨在增加或减少数额的复合各种模型植物和作物中的每个类的代谢工程努力。
总黄酮和黄酮成分发挥不同的关键角色在结瘤固氮的苜蓿苜蓿中华根瘤菌。
黄酮类化合物在豆科根瘤菌共生中发挥关键作用。然而，在这个过程中个别的黄酮类化合物的作用已尚未明确建立。我们压制不同的黄酮类化合物生物合成的酶生成与配置文件不同的黄酮类化合物的转基因苜蓿截形苜蓿根。沉默的查尔酮合酶、 黄酮类化合物生物合成的关键入口点酶导致黄酮缺根。沉默的异黄酮合成酶和黄酮合酶导致根部缺陷的子集的黄酮类化合物，黄酮 （7，4'-羟基） 和异黄酮类化合物 (芒柄花素和 biochanin A) 分别。测试结瘤固氮的苜蓿中华根瘤菌时, 黄酮缺根有结瘤，几乎完全丧失，而黄酮缺根已减少结瘤固氮。异黄酮缺根有小结节通常情况下，暗示异黄酮不可能在 M.截形苜蓿结瘤，发挥着关键的作用，即使他们是最丰富的根黄酮类化合物。补充的黄酮缺根与 7，4'-羟基，S.苜蓿点头基因，主要诱导完全还原结瘤固氮。然而，同样的待遇不能还原中黄酮类化合物缺根，暗示其他非点头基因诱导黄酮类化合物也关键的结瘤固氮根瘤。在组合中的黄酮醇山柰 (的生长素运输抑制剂），与根总黄酮预处理试验使用补充细胞，完全恢复结瘤中黄酮类化合物缺根。此外，穗一生产点头因素都能在黄酮缺根，但不是缺黄酮基根。这些观测结果表明总黄酮可作为内部诱导轮的根瘤菌点头的基因，和那黄酮成分可能期间结瘤固氮作为生长素运输监管机构。黄酮类化合物的这两个角色出现在 M.截形苜蓿共生的关键。
大豆籽粒异黄酮含量的遗传控制： 统计模型和复杂性状上位性的重要性。
遗传学的一个主要目标是破译遗传结构的性状与农艺重要性相关联。然而，这种性状的大部分是复杂的并受到传统上阻碍其遗传剖析不仅未成年人影响数量性状位点 (QTL) 的数量也很少或没有个别效果与全基因组相互作用基因位点的。大豆 (甘氨酸 max [L.] 未来.) 种子异黄酮显示范围广泛的变化，甚至基因稳定行中，成长在一个固定的环境，因为许多生物和非生物因素会影响其合成和积累。由于这种复杂性，异黄酮 qtl 往往产生相互抵触的结果尤其是与生长条件变量。本文所述，我们相对映射大豆种子异黄酮染料木黄酮、 大豆黄酮，和使用多个最常用的 glycitein 使用映射方法： 基于复合区间作图间隔映射、 复合区间作图、 多个间隔映射和混合模式。总共有 26 数量性状位点，包括许多新颖的地区，发现轴承添加剂主要影响人群利用来自埃塞克斯和 PI 437654 之间交叉。我们比较的方法演示统计制图方法的复杂性状 QTL 发现至关重要。尽管对异黄酮生产的添加剂 QTL 影响以前的理解，上位性的作用不是行之有效的。结果表明这上位性，虽然很大程度上取决于环境，是非常重要的遗传组件基础种子异黄酮含量，并建议上位性作为这些性状的观察到的表型变异导致在不同环境中的一个关键因素。
在大豆木质部 Sap 蛋白质组学中的致病性和共生微生物相互作用的反应有明显的变化。
植物系统性信号特点是远距离运输的分子在植物器官之间涉及的木质部和韧皮部的管道。根-微生物相互作用生成运向空中机关通过木质部 sap 系统信号。我们分析了大豆幼苗在回应致病的木质部 sap 蛋白质组和共生互动，识别系统信号蛋白和其他差异表达蛋白。
调节水分胁迫大豆主根的生长反应。一、 蛋白质组学分析揭示出特定区域 Phenylpropanoid 代谢的调节和控制游离铁伸长区。
强调水大豆主根、 伸长率维持在黄水率在心尖 4 毫米 （区域 1），但逐步抑制作用，在 4-8 毫米区域 （区域 2），展品黄水根中的最大伸长。这些反应是类似于玉米主根先前的结果。若要了解这些反应在大豆中的，分析了可溶性蛋白组成的空间配置文件。之间发生了变化，结果表明特定于区域的代谢调控的 phenylpropanoid 可能有助于不同地区不同生长反应。几种酶有关的异黄酮生物合成增加丰富区域 1，关联可能有助于通过各种潜在机制增长维护这一地区中异黄酮含量的大幅度增加。与之相反，咖啡 CoA O-甲基转移酶，是涉及木质素合成的是在区域 2 中高度上调。这种反应是木质素的关联增强积累，这可能与该区域经济增长的抑制作用有关。保护免受氧化损伤与有关增加在这两个地区的水强调根丰度的几种蛋白质。尤其是，铁蛋白蛋白的丰度增加有效螯合更多的铁，防止过剩游离铁在水分胁迫下伸长区。
期间水赤字在大豆中的异黄酮生物合成基因的差异表达。
许多环境因素影响异黄酮积累和长期阻碍了其遗传剖析。温度和水分管理模式是两个最重要的非生物因素。然而，虽然温度的影响，有了广泛的研究，了解甚少缺水可能如何影响种子中的异黄酮浓度。研究表明的异黄酮积累推动的浇灌条件，但的分子基础仍然是可望而不可及。长度和诱使更改所需的水压力的严重性也还是未知之数。在目前的工作，几个水应力强度大豆 [甘氨酸最大 (L.) 变异.] 种子发展，在外地和受控的环境中的各个关键阶段进行了评价。结果表明，这才是长期逐渐干旱，跨越的种子发育阶段，大多数大幅度减少种子中的异黄酮含量。减少应力的强度成正比，似乎依赖于基因型的方式来进行。不过，无论水制度，异黄酮类化合物主要被累积以后的种子发育阶段。最重要的异黄酮生物合成基因的成绩单也被量化从水浇灌及长期赤字的条件下关键种子发育阶段所收集的样本。CHS7、 CHS8 和 IFS2 的表达与异黄酮积累下浇灌条件相关。有趣的是，我们发现大豆 （IFS1 和 IFS2） 的两个异黄酮合酶基因表达的不同模式。IFS1 誊本丰度保持在恒定的速率，而 IFS2 是下调和异黄酮积累下缺水和灌水条件，与高度相关建议 IFS2 作为异黄酮减少干旱下的主要参与者。
MiR482、 MiR1512、 MiR1515 Misexpression 增加大豆结瘤固氮。
Microrna (Mirna) 是植物的生长和发展的重要监管机构。以前，我们确定了守恒和新型米尔家庭从大豆 (黄豆) 根一组。许多这些 Mirna 被诱导在大豆根瘤菌日本交互过程。在这里，我们审查了六个家庭的新型 Mirna 基因表达水平和调查中结核发展及其功能。我们用于北部污点分析研究米尔表达的组织特异性和时间课程。导致结核编号，同时根长度会大幅提高侧根密度的转基因表达的 miR482、 miR1512、 miR1515 和结核原基的数量不改变测试的米尔的所有行中。我们还发现这些 Mirna 的差异表达在 nonnodulating 和 supernodulating 大豆突变体。实时聚合酶链反应和定量实时聚合酶链反应研究了六种新型 Mirna 受规管的 22 预测的目标基因的表达水平。这些结果表明 Mirna 在大豆根瘤生长发育有重要作用。
复杂环境调制的遗传网络控制大豆异黄酮积累。
大豆 (甘氨酸 max [L] 挥发油.) 种子异黄酮长期以来被视为理想的特质，到其对人类健康和植物防御系统所作出的贡献的甄选程序中的目标。然而，试图修改种子异黄酮内容并非总是产生预期的结果因为其遗传基础是基因和复杂。无疑，种子异黄酮显示对环境的极端变化已遮盖我们对涉及遗传学的理解。
白藜芦醇及其他长寿提振化合物的代谢工程。
白藜芦醇，红葡萄酒中常见的化合物，最近吸引了许多注意事项。它是在葡萄和应力条件下的几个其他物种中积累的 diphenolic 天然产品。它拥有一种特殊的能力，增加寿命的真核生物，从酵母，到果蝇对肥胖的老鼠。白藜芦醇作为食品和营养补充的需求近年来已经大大增加。已开展广泛的工作，增加生产的植物和微生物中白藜芦醇。在这次审查，我们将讨论白藜芦醇及工程的方法，这两种基因表达的途径中各种生物的生物合成的途径。我们将概述的快捷方式和限制工程的共同努力。我们还将简要讨论的功能和其他刺激物的长寿的工程挑战。
大豆细胞色素 P450 氧化基因共表达全基因组分析标识特定结瘤固氮的 P450 氧化 Monooxygenases。
细胞色素 p450 氧化 monooxygenases (P450s) 催化氧化使用氧的不同基质和 NAD (P) H.植物 P450s 都参与执行各种生物功能的小学和中学的代谢产物的生物合成。最近得到的大豆基因组序列使我们能够确定和分析大豆基因组规模在假定 P450s。共表达分析使用可用大豆基因芯片和照排胶片测序数据为这些酶的功能注释提供了线索。这种方法基于跨一组条件具有相似的表达模式的基因可能有一种功能关系的假设。
控制沉默的 4-coumarate:CoA 连接酶改变木质纤维素组成，而不会影响茎生长。
许多生物能源原料不轻松转换为可发酵基质由于木质素，阻碍到可发酵糖细胞壁多糖的降解的比例很高。在植物生长期间降低木质素水平，我们生成包含赋予诱导沉默的两个 4 1 和 4 的 CL CL 2 的基因的转基因拟南芥植物基因 ；这些基因在拟南芥的茎生长机制包括的正常发展具有补偿性的作用。要改变在植物发育中的特定时间在木质纤维素组成，基因在锚，未成熟阶段 （5-7 厘米高），都被迫沉默和中级阶段 （10-15 厘米高）。在发展的所有阶段的诱导植物的茎展出增加的纤维素含量，并减少金额总木质素与非诱导茎相比。此外，高级阶段的发展 （不成熟和中间阶段） 治疗植物过大影响植物的生长和发展虽然植物治疗锚杆支护阶段展出谦虚不正常的发展。我们的研究结果表明可能要改变木质纤维素组成无负面影响植物生长的植物。
贝里在诺顿葡萄皮肤发展： 不同模式的转录调控和黄酮类化合物的生物合成。
葡萄果实发育过程复杂、 动态的变化留学欧亚种葡萄，但关于这些进程在其他葡萄品种所知甚少。从葡萄 aestivalis 派生的葡萄品种诺顿，其基因组的很大一部分与维护高水平的苹果酸和比较与诉欧亚种品种赤霞珠等晚熟浆果中的酚酸类。此外，诺顿浆果开发植物抗真菌病害最显著的高水平，虽然赤霞珠浆果仍然容易受到这些病原体。诺顿和赤霞珠的鲜明特点是值得的转录调控和代谢途径的综合分析。
深山茶中华转录组测序揭示茶特定化合物的主要代谢途径的候选基因。
茶是全世界最受欢迎的非酒精饮料之一。然而，茶树茶树，就难以对体外培养，要变换，和有一个大的基因组，呈现小基因组信息可用。大型 RNA 序列分析 (RNA seq) 的最新进展提供了快速、 经济高效、 和可靠的方法，来生成大的表达式数据集的功能基因组学的研究，特别适用于非模型物种与 un-sequenced 基因组。
在酵母酿酒酵母的代谢工程中的白藜芦醇合成的逐步增加。
白藜芦醇是复合多样健康福利的独特、 自然的多酚。在本研究中，我们试图改善在酵母中的白藜芦醇合成的代谢工程的不同方法。我们第一次突变，然后通过替换酵母首选的密码子，增加翻译和大幅度改进-香豆酸和白藜芦醇的生物合成细菌密码子 re-synthesized 酪氨酸氨酶 (TAL)。然后，我们表明该低亲和性、 高容量的细菌新荣转运蛋白可以提高白藜芦醇的积累，没有直接运送白藜芦醇。携带新荣基因的酵母细胞生产达 2.44-fold 高白藜芦醇大于控件的单元格。对于商业应用程序，白藜芦醇合成蔗糖中检测到中期和新鲜的葡萄原汁使用我们的酵母细胞。密苏里州 Chaumette 酒庄与合作，我们是能够产生含有白藜芦醇的白葡萄酒，发现最红葡萄酒中白藜芦醇水平相媲美的水平。
黄酮类化合物在植物和微生物的代谢工程。
在各种植物，包括天然产品的最大家族之一，找到了超过 9,000 的黄酮类化合物。黄酮类化合物是植物与环境，常常担任的紫外线照射和病原攻击防御措施，第一行之间的相互作用的重要因素。黄酮类化合物也是主要的营养成分，在食品和饮料，表现出的健康福利。有些黄酮类化合物是有力的抗氧化剂，和具体的黄酮类化合物是有益的许多生理和药理作用的过程。因此，在植物或微生物中的黄酮类化合物生物合成工程具有重要的科学和经济意义。异源系统中的生物合成途径的建设提供了一些可喜的成果，为大型黄酮生产的发酵或生物转化。基因组学和代谢组学现在提供前所未有的工具，详细了解工程的转基因生物和开发新的技术来进一步提高黄酮生产产量。我们总结的一些最近的代谢工程战略在植物和微生物，重点放在代谢通量分析中的应用。我们有信心这些工程的做法将导致在不久的将来成功的工业黄酮生产。
主要的轨迹和其他新型添加剂和上位基因位点中的异黄酮含量大豆种子调制。
大豆 [甘氨酸最大 (L.) 变异.] 种子积累更多比任何组织的任何植物异黄酮。其他植物地区异黄酮通常公布，消除各种生物和非生物压力的影响。由于对植物和积极的影响，消费可能对人体健康的好处，增加异黄酮是许多大豆育种程序的一个目标。然而，改变通过分子标记辅助选择 （MAS） 异黄酮水平已不切实际因每个个别的定量的性状 (QTL) 已对大豆异黄酮含量小，往往对环境变量的捐款。这项研究，我们制订了麦哲伦 × PI 437654 F 7-群体构建高度饱和的非冗余图谱，包括了 451 单核苷酸多态性和 SSR 分子标记技术，并用于指导积累的异黄酮的大豆种子中的基因组区域中查找。五个数量性状位点被发现这有助于异黄酮、 具有单一或多种添加剂效果异黄酮成分性状的浓度。我们还验证主要的轨迹，仅占 glycitein 的表型方差的 10%，35-37%为染料木黄酮、 大豆黄酮和所有三个大豆异黄酮的总和。此 QTL 一贯与有关联的异黄酮浓度增加跨不同位置、 年和十字架。这是最重要的净增加额的一切形式的异黄酮 QTL。我们的研究结果表明此轨迹将对目标 MAS 的优秀候选人。另外，几次要数量性状位点确定了添加剂的添加剂上位方式，以增加异黄酮浓度进行了交流。
非自然融合蛋白质 4-coumaroyl-CoA Ligase::stilbene 合酶的结构和动力学分析。
若要增加生化系统效率的生物合成，代谢工程师探讨了不同的方式组织酶，包括非自然融合蛋白的生成。以前的工作旨在改善白藜芦醇的生物合成，二苯乙烯相关的一系列的健康促进活动，在酵母中的使用非自然的工程的融合蛋白的拟南芥南芥 (thale 水芹) 4-coumaroyl-CoA 连接酶 (At4CL1) 和 (葡萄) 欧亚种葡萄芪合酶基因 (VvSTS)，以提高白藜芦醇各级 1g 相对于酵母表达个人的酶。在这里我们介绍 4CL::STS 融合蛋白的晶体结构和生化分析。4CL::STS 的 x 射线晶体结构的测定提供人工 didomain adenylation/ketosynthase 融合蛋白分子的第一个视图。At4CL1、 VvSTS，和 4CL::STS 的稳态动力学性能比较演示融合蛋白可提高催化效率的任一反应低于三折。结构和动力学分析表明，共两个定位酶活性位点内 70 ① 彼此为白藜芦醇增强体内合成提供了基础。
代谢分析的草莓 (草莓 X 及其栽培技术。） 期间果实发育和成熟。
草莓 (× 草莓），经济和营养的重要性，果实也是肉质果和蔷薇科植物基因组学的模式生物。草莓果实品质不同收获阶段是水果的代谢物含量，果实生长和果实成熟期间从生理变化结果的函数。为了调查草莓果实发育、 无目标 (GC-MS) 和目标 （HPLC） 代谢分析进行了分析。主成分分析 (PCA) 和偏最小二乘判别分析 (PLS DA) 受聘在第七个发展阶段从水果样品探讨非极性和极性代谢物的配置文件。观察到不同的群集模式和范围广泛的代谢产物的影响群集形成的代谢物的配置文件。谈红色的水果和 over-ripening 比较成熟红色水果的水果中发现了代谢物水平的显著变化。游离氨基酸水平之前的红色成熟的阶段，逐渐下降，但在 over-ripening 阶段大幅增加。代谢相关性和网络分析显示，个别的代谢产物和代谢途径的相互依存关系。几个细胞代谢过程，包括酯合成、 三羧酸循环、 莽草酸途径和氨基酸代谢活动转移期间水果生长发育及成熟。这些结果不仅证实已发布代谢数据还表明草莓果实组成和代谢产物的变化，从而表明作为表征果实品质形成，关键的发展阶段，在经济上最重要的水果作物机制的功能基因组学工具的代谢组学的价值的新见解。
合成支架材料增加在酵母细胞中白藜芦醇合成的。
白藜芦醇是由细菌或真菌等病原体产生几个高等植物在遭受攻击时的多酚化合物。抗氧化剂对人类的好处，除了这种促进健康的化合物据报在酵母菌、 苍蝇、 蠕虫、 鱼和肥胖小鼠寿命延长。在这里我们利用合成支架材料战略，以改善在酿酒酵母中的白藜芦醇生产。我们看到 5.0-fold 的改进控制非启用了基架，并增加了 2.7-fold，过去报告与融合蛋白。这项工作表现出合成支架材料可以用于工程的代谢途径的优化。
