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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(7):101-108
收稿日期 ：2014-12-02
基金项目 ：浙江省科技厅重点科技创新团队项目（2012R10029-07，2010R50029），宁波市科技项目（2013C10018）
作者简介 ：潘益芳，女，硕士研究生，研究方向 ：植物分子生物学 ；E-mail ：pannyfang@126.com
通讯作者 ：龚一富，男，副教授，研究方向 ：植物分子生物学 ；E-mail ：gongyifu@163.com
绿色杜氏藻 DHDDS 基因生物信息学分析及表达研究
潘益芳  龚一富  俞凯  朱帅旗  王何瑜
（宁波大学海洋学院，宁波 315211）
摘 要 ： 绿色杜氏藻是一种能产生重要次生代谢产物类胡萝卜素的单细胞绿藻，脱氢多萜醇焦磷酸合成酶（dehydrodolichyl
diphosphate synthase，DHDDS）是其在类胡萝卜素合成途径中的相关酶。旨在研究 DHDDS 基因表达与类胡萝卜素含量之间的关系。
提取绿色杜氏藻总 RNA，通过转录组测序获得 DHDDS 基因全长，对该基因进行生物信息学分析；并用不同浓度甲基茉莉酸（MeJA）
处理绿色杜氏藻，采用实时定量 PCR 研究该基因转录差异。结果显示，绿色杜氏藻 DHDDS 基因全长 2 211 bp，含有一个 1 740 bp
长的开放阅读框（ORF），编码 579 个氨基酸序列。DHDDS 蛋白质理论等电点为 7.63，相对分子质量为 62 472.7 Da。预测结果表明，
DHDDS 蛋白不含信号肽，也不存在跨膜区域，该蛋白定位于细胞质基质。氨基酸序列比对结果显示，绿色杜氏藻 DHDDS 蛋白与
小球藻的同源性最高（59%）。实时定量 PCR 结果表明，经 100 μmol/L MeJA 处理的绿色杜氏藻 DHDDS 表达水平最高，具有极显
著差异 ；在该浓度下，类胡萝卜素含量均高于其他浓度组。且 DHDDS 基因的表达与类胡萝卜素含量呈一定的相关性。绿色杜氏藻
DHDDS 是一种定位于细胞质基质中的酶，其与绿色杜氏藻类胡萝卜素合成途径有关。在一定浓度范围的 MeJA 诱导下，低浓度的
MeJA 对其表达起促进作用，高浓度 MeJA 对其表达有抑制作用，且其表达与类胡萝卜素含量呈一定的相关性。
关键词 ： 绿色杜氏藻 ；脱氢多萜醇焦磷酸合成酶 ；类胡萝卜素 ；甲基茉莉酸
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.07.015
Bioinformatics Analysis and Expression Study of DHDDS of
Dunaliella viridis
Pan Yifang Gong Yifu Yu Kai Zhu Shuaiqi Wang Heyu
（School of Marine Science，Ningbo University，Ningbo 315211）
Abstract: Dunaliella viridis is a unicellular green alga producing valuable secondary metabolite carotenoids, and dehydrodolichyl
diphosphate synthase（DHDDS）is an enzyme in the synthesis pathway of carotenoids. It was to investigate the correlation between expression
of DHDDS gene in D. viridis treated with different concentrations of MeJA and the content of carotenoids. Total RNA was extracted from D. viridis
and the full length of DHDDS was acquired by de-novo transcriptome sequencing, then the sequence was analyzed by bioinformatics website and
software to predict the protein structure. Transcriptional levels of D. viridis treated with different concentrations of MeJA were examined by Real-
time quantitative PCR（RT-qPCR）. The total length of gene DHDDS was 2 211 bp, containing a 1 740 bp open reading frame（ORF）that
encoded 579 amino acids. Theoretical isoelectric point of DHDDS protein was 7.63. Relative molecular mass was 62 472.7 Da. Bioinformatics
prediction revealed that there was no signal peptide and transmembrane domain in DHDDS protein, and it was located in cytoplasmic matrix.
Sequence alignment showed that DHDDS of D. viridis shared the highest homology of 59% with that of Chlorella variabilis. The RT-qPCR showed
that the expression of DHDDS gene in D. viridis treated by 100 mol/L of MeJA was the highest with significant difference ：at this concentration,
the content of carotenoids was higher than other groups. There was certain correlation between the expression of DHDDS gene and the content
of carotenoids. Conclusively, the DHDDS of D. viridis is an enzyme located in cytoplasmic matrix, relating to synthesis pathway of carotenoids.
Within certain concentration, MeJA in lower concentration shows promoting effect on the expression, and inhibiting in higher concentration, there
is a correlation between the expression and the content of carotenoids.
Key words: Dunaliella viridis ；DHDDS ；carotenoids contents ；MeJA
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.7102
极端嗜盐绿色杜氏藻（Dunaliella viridis）又称
绿色杜氏藻，是一种单细胞真核绿藻，较其它藻类
更能忍受高盐度，是迄今为止发现的最耐盐的生物
之一［1］。由于其结构简单，无细胞壁，因此绿色杜
氏藻成为研究耐盐机制理想的模式生物［2］。绿色
杜氏藻细胞中含有丰富的类胡萝卜素、甘油、多糖
等能提高免疫力、清除自由基、预防心血管病的物
质［3］，可以作为天然的保健品，具有一定的营养价
值 ；目前，对绿色杜氏藻的研究主要集中在耐盐机
制［4］和类胡萝素积累机制［5］这两个方面。
类胡萝卜素通常是指含有 40 个碳原子的萜类色
素，主要通过萜类途径合成，即甲羟戊酸途径（MVA）
和 2-C-甲基 -D-赤藓糖醇 -4- 磷酸途径（MEP）。脱
氢多萜醇焦磷酸合成酶（dehydrodolichyl diphosphate
synthase，DHDDS）存在于萜类合成的第二阶段，将
异戊烯基焦磷酸（isopentenyl diphosphate，IPP）与
法呢基焦磷酸（farnesyl-phyophosphate，FPP）或焦
磷酸双牛龙牛儿基丙酮（geranylgeranyl diphosphat，
GGPP） 通 过 不 断 缩 合， 直 至 形 成 焦 磷 酸 多 萜 醇
（polypeno-pyrophosphat，Pol-PP）［6］，Pol-PP 经 脱 磷
酸和还原后得到多萜醇（dolichol，Dol）。DHDDS 在
许多糖蛋白的 N-糖基化中起着非常重要的作用，是
多萜醇合成途径中的关键酶，也是类胡萝卜素合成
途径的相关酶。
甲基茉莉酸（Methyl Jasmonate，MeJA）是一种
广泛存在于植物体内的生长调节物质。有报道认为
外源性茉莉酸类化合物能有效刺激植物次生代谢物
的生物合成［7，8］，能诱导植物产生抗毒素。在细胞
工程中，MeJA 是促进类胡萝卜素等次生代谢产物
积累的诱导因子［9］。植物中次生代谢产物的合成通
过诱导因子调节次生代谢途径中关键酶的表达来调
节［10］。马君兰等［11］研究表明，在大豆生长过程中
通过喷洒 MeJA 能改变苯丙氨酸解氨酶（PAL）的
酶活性，从而影响其次级代谢，使大豆中异黄酮的
含量增加。廖巧［12］研究表明，在青蒿生长过程中
用 MeJA 喷洒的植株 α-氨基己二酸还原酶（AAR）、
乙醛脱氢酶 1（ALDH1）基因的表达水平显著提高，
其青蒿素含量亦显著提高。桂连友［13］研究表明，
外源 MeJA 能够提高茶树叶片脂氧合酶（LOX）的活
性。施江［14］研究表明，外源 MeJA 能诱导茶树鲜叶
中不同的次生代谢途径，能降低非挥发性次生产物
含量，增加挥发性产物含量，提高茶树鲜叶的品质。
但是 MeJA 诱导藻类次生代谢产物积累方面的报道
较少，王鑫威等［15］研究表明，一定浓度的 MeJA 可
以促进单位细胞雨生红球藻次生代谢产物虾青素的
合成。章丽等［16］研究表明，一定浓度的外源 MeJA
能诱导盐生杜氏藻 β-胡萝卜素的积累。因此本研究
使用 MeJA 作为诱导子，试图探究其在绿色杜氏藻
DHDDS 合成代谢途径中的影响。
如今，DHDDS 基因已经在拟南芥［17］、玉米［18］、
斑马鱼［19］等动植物中被克隆出来，但尚未有绿色
杜氏藻中的 DHDDS 基因的相关报道。本实验通过绿
色杜氏藻转录组测序，序列拼接和分析得到 DHDDS
基因序列，对其进行生物信息学分析，同时用诱导
子甲基茉莉酸处理绿色杜氏藻，研究 DHDDS 的转
录差异，旨在为进一步阐明 DHDDS 在类胡萝卜素
合成代谢途径及其调控机制奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 藻种 绿色杜氏藻藻种（D. viridis）由宁波大
学海洋生物工程重点实验室微藻室提供。绿色杜氏
藻培养液为 PKS 培养基，25±0.5℃，4 000 lx 光强，
光暗周期比 12 h∶12 h，每天摇瓶 2-3 次。
1.1.2 引物设计与合成 利用 Primer Premier5.0 软
件设计引物，由生工生物工程（上海）有限公司合成。
1.2 方法
1.2.1 绿色杜氏藻总 RNA 的提取 取纯化培养的
处于对数生长期的绿色杜氏藻，离心收集，按照
TaKaRa RNAiso plus kit（TaKaRa，大连）操作说明
书提取总 RNA。经 1.2% 琼脂糖凝胶电泳检测 RNA
质量。按照反转录试剂盒（TaKaRa，大连）的操作
说明，反转录获得 cDNA，保存于 -20℃备用。
1.2.2 转 录 组 测 序 获 得 基 因 序 列 绿 色 杜 氏 藻
DHDDS 基因全长序列由本实验室绿色杜氏藻转录组
测序获得的。
1.2.3 DHDDS 的 生 物 信 息 学 分 析 将 测 序 获 得
的 序 列 在 NCBI（National Center for Biotechnology
Information，http ：//www.ncbi.nlm.nih.gov/） 网 站 查
找其开放阅读框（Open Reading Frame，ORF）并进
2015,31(7) 103潘益芳等 ：绿色杜氏藻 DHDDS 基因生物信息学分析及表达研究
行核酸、氨基酸比对［20］；通过 CBS（http ：//www.
cbs.dtu.dk/）网站预测信号肽、转运肽及其跨膜结构
域［21-23］；使用 ExPASy（http ：//cn.expasy.org）中文
镜像网站预测蛋白的疏水性 / 亲水性、分子量、等
电点及二、三级结构［24，25］。利用 DNAMAN 4.0 软
件推导 DHDDS 基因的氨基酸序列 ；用 Vector NTI
7.1 软件对测序获得的绿色杜氏藻 DHDDS 基因进行
多序列比对 ；MEGA 3.0 软件的邻接归并法（NJ 法）
构建系统进化树［26］；用 SOPMA［27］（https ：//sopma.
expasy.org/）预测绿色杜氏藻 DHDDS 氨基酸序列的
二级结构。
1.2.4 绿色杜氏藻 DHDDS 表达特征分析 将绿色
杜 氏 藻 细 胞 以 1×105 cells/mL 接 种 到 PKS 培 养 液
中，培养 2 d 后，向培养瓶中分别添加不同体积
的 MeJA 母液，分别将培养瓶中 MeJA 终浓度调整
为 0（ 对 照 组 ）、50、100、200 和 500 μmol/L， 每
个外源 MeJA 诱导组设 3 个重复组。处理 24 h，提
取不同处理组绿色杜氏藻的总 RNA。用 NanoDrop
2000 超微量核酸定量光谱仪（Thermo，美国）测定
RNA 样品的浓度和纯度。荧光定量 PCR 目的基因引
物 ：DHDDS-1 ：5-CCTGGAAACGCTTGAATAAAT-3
和 DHDDS-2 ：5-CAGTTGCTCGTATCCGTATCG-3，
β-actin 内参基因引物 ：BACTIN-1 ：5-CGTGACTTG-
ACGGACTACCTG-3 和 BACTIN-2 ：5-TAGTTTTTG-
TCCAGAGCCGAG-3。 荧光定量 PCR 反应在 Realp-
lex4 型定量 PCR 仪（Eppendorf，德国）上进行，反
应体系为 ：SYBR® Premix Ex TaqTM（2×）10 μL，上
下游引物（10 μmol/L）各 0.8 μL，cDNA 模板 2 μL，
ddH2O 6.4 μL。PCR 反应程序为 ：94℃ 3 min ；94℃
30 s，58℃ 30 s，72℃ 20 s，40 个循环。反应结束后
确认扩增曲线和融解曲线。计算绿色杜氏藻 DHDDS
基因相对表达量，每个样品重复 3 次。采用 SPSS 软
件进行数据统计分析。
1.2.5 绿色杜氏藻类胡萝卜素含量的提取和测定
用 0、50、100、200 和 500 μmol/L 的 MeJA 处 理 绿
色杜氏藻，培养 10 d，吸取 20 mL 藻液置于 50 mL
离心管中，4 000 r/min 离心 8 min，用双蒸水冲洗沉
淀 2 次，加 16 mL 纯丙酮，冰浴超声 5 min，-20℃
保存 24 h 后，8 000 r/min 离心 10 min，重复提取直
到藻体呈白色。以 1∶10 的量加入 60% KOH 于色
素提取液中，振荡后静置分层，以除去叶绿素和中
性脂肪的影响。全部提取液用 0.22 μm 的注射式膜
过滤，定容到 100 mL，在 722 型分光光度计上测定
450 nm 波长下提取液的最大吸光度 A，以胡萝卜素
分子平均吸收系数 250 为依据，按下式计算 ：
类胡萝卜素（mg/L）=A×20
式中，A 为测定的最大吸光度 ；20 为换算系数。以
上操作都在遮光条件下进行。
2 结果
2.1 绿色杜氏藻DHDDS生物信息学分析
2.1.1 绿色杜氏藻 DHDDS 的基本理化性质分析
绿色杜氏藻转录组测序获得的 DHDDS 基因序列全
长为 2 211 bp，其中 5 非翻译区（Untranslated Reg-
ions，UTR）为 204 bp，3 UTR 为 270 bp，开放阅读
框（ORF）1 740 bp（核苷酸序列位置 269-2 008），
编码 579 个氨基酸的蛋白质（图 1），该蛋白的分
子式为 C2718H4262N822O810S33，原子个数 8 645，推导
的 蛋 白 质 理 论 等 电 点（pI） 为 7.63， 相 对 分 子 质
量为 62 472.7 Da。正电荷残基（Arg+Lys）总数为
54，负电荷残基（Asp+Glu）总数为 53，不稳定系
数为 60.79，该蛋白分类为不稳定蛋白。脂肪系数为
74.54，其疏水性平均值为 -0.317，表现为亲水性，
无明显的疏水区域。具有 3 个主要保守区，保守序
列 为 AFIMDGNRR，YAFSI（D/E）NFKR 和 IRTSG
（E/A）（T/I/A）RLS（N/D）F（L/M）LWQ， 到 目 前
为止，这是多萜醇磷酸合成酶的共同特征［28］，属
于顺式 -IPPS 蛋白家族。同源性比对发现绿色杜氏
藻 与 小 球 藻（Chlorella variabilis）DHDDS 基 因 的
氨基酸序列相似性最高，达到了 59%，与虎刺梅
（Callorhinchus milii）、 侏 儒 鸟（Manacus vitellinus）、
斑马鱼（Danio rerio）、小家鼠（Mus musculus）和小
头虫（Capitella teleta）的同源性分别为 46%、46%、
43%、43% 和 40%。
2.1.2 绿色杜氏藻 DHDDS 亚细胞定位的预测 通
过 CBS 网站在线预测，结果显示 DHDDS 不含信号
肽，也不存在跨膜区域，其定位于细胞质基质。
2.1.3 绿色杜氏藻 DHDDS 二级结构和三级结构的
预测 用 SOPMA 预测绿色杜氏藻 DHDDS 氨基酸
序列的二级结构，有 34.72% 的 α-螺旋，15.54% 的
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.7104
1
61
121
181
241
1
301
12
361
32
421
52
481
72
541
92
601
112
661
132
721
152
781
172
841
192
901
212
961
232
1021
252
1081
272
1141
292
1201
312
1261
332
1321
352
1381
372
1441
392
1501
412
1561
432
1621
452
1681
472
1741
492
1801
512
1861
532
1921
552
1981
572
2041
2101
2161
粗体斜体加下划线的为起始密码子，粗体斜体加下划线带（*）为终止密码子，下划线部分为保守序列
图 1 绿色杜氏藻 DHDDS 基因全长及其推导氨基酸序列
2015,31(7) 105潘益芳等 ：绿色杜氏藻 DHDDS 基因生物信息学分析及表达研究
延长链，7.08% 的 β-转角和 42.66% 的无规则卷曲。
DHDDS 三级结构的预测结果如图 2 所示。该蛋白是
典型的 T 字型结构，其酶的活性位点在其 T 字交叉
处，其中 Lys40 靠近该蛋白质的活性位点，是在多
个物种中高度保守的残基，表示强烈的进化约束。
带正电的 Arg235 在酶的活性位点的组织中起重要作
用，可能与活性位点与 FPP 的结合有关。
NCBI 数据库中 Blastp 对 DHDDS 氨基酸序列进行相
似性搜索和比对，选取同源性较高的 11 个物种构建
进化树，序列如下 ：麦芽糖假丝酵母（Candida ma-
ltosa，EMG47928.1）；伞状毛霉菌（Lichtheimia cor-
ymbifera，CDH54945.1）；短花药野生稻（Oryza bra-
chyantha，XP_006655828.1）；小 米（Setaria italica，
XP_004964740.1）；玉米（Zea mays，ACG35019.1）；
马 铃 薯（Solanum tuberosum，XP_006353865.1）；甜
橙（Citrus sinensis，XP_006480091.1）； 葡 萄（Vitis
vinifera，XP_002263977.1）； 草 莓（Fragaria vesca
subsp. Vesca，XP_004289930.1）；小 球 藻（Chlorella
variabilis，XP_005848062.1）；新型微藻（Auxenochl-
orella protothecoides，KFM24359.1）。结果（图 3）显示，
12 个不同物种的 DHDDS 基因大体分成 4 支，小球
藻（Chlorella variabilis）和新型微藻（Auxenochlorella
protothecoides） 聚 成 一 支， 真 菌 麦 芽 糖 假 丝 酵 母
（Candida maltosa） 和 伞 状 毛 霉 菌（Lichtheimia
corymbifera） 聚 成 一 支， 双 子 叶 植 物 甜 橙（Citrus
sinensis），草莓（Fragaria vesca subsp. Vesca），葡萄
（Vitis vinifera）和马铃薯（Solanum tuberosum）聚成
一支，而绿色杜氏藻（Dunaliella viridis）则与单子
叶植物玉米（Zea mays）、小米（Setaria italica）和
短花野生稻（Oryza brachyantha）聚成一支。可以看
出绿色杜氏藻与单子叶植物的亲缘关系较近，与其
他植物亲缘关系稍远。
Lys4
Arg235
图 2 绿色杜氏藻 DHDDS 蛋白三级结构预测图
2.1.4 绿色杜氏藻 DHDDS 的生物进化分析 通过
ሿ⨳㰫Chlotella variabilisᯠරᗞ㰫Auxenochlorella protothecoidesՎ⣦∋䴹㧼Lichtheimia corymbifera哖㣭㌆ٷэ䞥⇽Candida maltosa傜䫳㯟Solanum tuberosum㪑㨴Vitis vinifera㥹䴹Fragaria vesca subsp. Vesca⭌₉Citrus sinensis㔯㢢ᶌ∿㰫Dunaliella viridis⸝㣡䟾⭏にOryza brachyanthaሿ㊣Setaria italica⦹㊣Zea mays100100100
0.5
80
94
41
38
53
97
图 3 绿色杜氏藻与其他物种 DHDDS 氨基酸序列的系统进化树
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.7106
2.2 绿色杜氏藻在MeJA诱导下类胡萝卜素含量和
DHDDS表达分析
实时荧光定量结果（图 4）表明，经过不同浓
度的甲基茉莉酸（MeJA）处理绿色杜氏藻，DHDDS
基因相对表达水平具有一定差异性，呈现先增加后
减少再增加的趋势。浓度为 100 μmol/L MeJA 处理
绿色杜氏藻，DHDDS 转录水平最高，经 500 μmol/L
MeJA 处 理 绿 色 杜 氏 藻， 其 DHDDS 转 录 水 平 最
低。经 50 μmol/L MeJA 处理的绿色杜氏藻 DHDDS
表 达 水 平 不 具 有 显 著 差 异（F50=1.454，P>0.005）。
经 100 μmol/L 和 500 μmol/L MeJA 处理的绿色杜氏
藻 DHDDS 表达水平具有极显著差异（F100=3.630，
P<0.001 ；F500=0.157 127，P<0.001）， 经 200 μmol/L
MeJA 处理的绿色杜氏藻 DHDDS 表达水平具有显
著 差 异（F200=0.379，P<0.05）。 不 同 浓 度 MeJA 处
理对绿色杜氏藻类胡萝卜素含量的影响，结果（图
5）表明，随着 MeJA 浓度的升高，绿色杜氏藻类
胡萝卜素含量呈现先上升后下降的趋势，MeJA 浓
度在 100 μmol/L 时，绿色杜氏藻类胡萝卜素含量最
高。与对照相比，具有显著差异（C100=9.386 667，
P<0.05）。MeJA 浓度在 1 000 μmol/L 时，未检测到
类胡萝卜素含量。
3 讨论
本研究从绿色杜氏藻转录组测序结果中获得
DHDDS 基因序列全长，对 DHDDS 核苷酸序列及氨
基酸序列进行比对。结果显示绿色杜氏藻 DHDDS
基因核酸序列未能在其他物种中找到相似序列，而
氨基酸序列比对结果显示与之相似的物种有很多。
这一结果证明不同物种之间的氨基酸序列比对相较
于核苷酸序列比对，其相似性更高、更广泛［29］。生
物信息学方法预测，DHDDS 的开放阅读框为 1 740
bp，编码 579 个氨基酸，序列已上传至 GenBank（登
录号 KP125328）。
绿色杜氏藻 DHDDS 含有 3 个保守位点，分别
位于 28-36 aa，76-83 aa，228-243 aa，保守结构域
分析结果表明，DHDDS 蛋白属于顺式 -IPPS 蛋白
家族。其中分析保守区域发现，28-36 aa 序列同目
前不同物种已获得的 DHDDS 活性中心相同［28］，基
本可确定该区域是绿色杜氏藻 DHDDS 的活性中心。
绿色杜氏藻 DHDDS 蛋白等电点为 7.63，相对分子
质量为 62 472.7 Da，二级结构中无规则卷曲含量最
多，其次为 α-螺旋，延长链和 β-转角。不含有转运
肽、 信 号 肽、 跨 膜 结 构 域 等 结 构， 定 位 于 细 胞
质，该结论同 Núria Cunillera 等［17］ 分析的拟南芥
DHDDS 定位于细胞质粗面内质网上相近。根据氨
基酸序列比对制作系统进化树，发现绿色杜氏藻
DHDDS 与单子叶植物的亲缘关系较近，与其他植物
的亲缘关系稍远。该结论虽与形态分类学［30］的结
果有一定的差异，但对判断不同植物之间的亲缘关
系也具有一定的借鉴意义。
MeJA 是与植物代谢及防御相关的内源激素［31］。
实 时 定 量 PCR 结 果 显 示， 绿 色 杜 氏 藻 DHDDS 的
表达水平受到 MeJA 浓度的影响，其中 100 μmol/L
的 MeJA 处理的绿色杜氏藻，其 DHDDS 的表达较
对照组明显提高。同时，该浓度下，绿色杜氏藻细
胞内类胡萝卜素含量也高于其他浓度组。而经 500
μmol/L 的 MeJA 处理后，绿色杜氏藻 DHDDS 的表达
则受到抑制，绿色杜氏藻细胞内类胡萝卜素含量也
4.5
4.0
F٬ 3.53.02.52.0
1.0
1.5
0.5
0
0 50 100
**
***
200 500 1000⭢ส㤹㦹䞨⎃ᓖμmol·L-1
* 表示差异显著，** 表示差异极为显著，下同
图 4 甲基茉莉酸浓度对绿色杜氏藻 DHDDS 转录的影响
12
*
10㊫㜑㩍ঌ㍐ਜ਼䟿mg·L-1  8642
0
0 50 100 200 500 1000⭢ส㤹㦹䞨⎃ᓖμmol·L-1
图 5 甲基茉莉酸浓度对绿色杜氏藻类胡萝卜素含量的影响
2015,31(7) 107潘益芳等 ：绿色杜氏藻 DHDDS 基因生物信息学分析及表达研究
低于其他浓度组。该结果也与前人的研究结果相符。
Yukimune 等［32］分别在曼地亚红豆杉和欧洲红豆杉
细胞悬浮培养液中加入 100 μmol/L 的 MeJA，发现
能明显提高曼地亚红豆杉紫杉醇的含量，而欧洲红
豆杉则表现出最高的浆果赤霉素 III 的含量。余龙江
等［9］在红豆杉胚性细胞培养过程中加入不同浓度的
MeJA，结果表明在浓度 100 μmol/L 时紫杉醇产量出
现最大值。朱颖等［33］研究茉莉酸甲酯对杜氏盐藻 β-
胡萝卜素含量的影响发现，MeJA 能诱导盐藻 β-胡萝
卜素的积累，其中 100 μmol/L 的 MeJA 处理效果最
佳，比对照增加了 33.85%。而 Choi 等［34］报道高浓
度的 MeJA 能抑制甾体类甘油生物碱的积累。这可
能是高浓度的 MeJA 对绿色杜氏藻 DHDDS 的表达也
有类似的作用。
绿色杜氏藻 DHDDS 氨基酸序列较长，是玉米
（Z. mays）的 1.91 倍，是甜瓜（C. smelo）的 1.97 倍，
是葡萄（V. vinifera）的 2 倍。本实验首次获得了绿
色杜氏藻 DHDDS 基因，并全面地对 DHDDS 进行了
生物信息学分析，探讨了 DHDDS 的表达与类胡萝卜
素含量之间的关系，为今后深入研究 DHDDS 结构
和功能提供了可靠依据。目前对绿色杜氏藻 DHDDS
的研究尚不完全，对于其在类胡萝卜素合成机制中
的具体作用仍不是非常清楚，还需要进一步研究
探索。
4 结论
通过绿色杜氏藻转录组测序，得到 DHDDS 基
因全长序列，该基因全长为 2 211 bp，ORF 为 1 740
bp。生物信息学分析表明，该蛋白是一种亲水性不
稳定蛋白 ；二级结构主要组成元件为 α-螺旋和无规
则卷曲 ；3D 模型成功构建，具有 3 个主要保守区
域，属于顺式 -IPPS 蛋白家族。定位于细胞质基质，
与绿色杜氏藻类胡萝卜素合成途径有关。不同浓度
的诱导子甲基茉莉酸对绿色杜氏藻 DHDDS 基因的
表达有影响，一定范围内，低浓度的 MeJA 对其表
达起促进作用，高浓度 MeJA 对其表达有抑制作用，
且其表达与类胡萝卜素含量呈一定的相关性。
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（责任编辑 马鑫）