免费文献传递   相关文献

Isolation and Characterization of a Flavonol Synthase Gene from Muscari armeniacum

葡萄风信子MaFLS基因克隆与表达分析



全 文 :书西北植物学报!
"#$
!
%$
"
&
#$
#"()##%
!"#$%&#%&()$*+,""-.)/#0-/
!!
文章编号$
#"""*$"!
"
!"#$
#
"&*#"(*"(
!!!!!!!!!!!!!!!
!"#
$
#"+(,",
%
-
+.//0+#"""*$"!+!"#$+"&+#"(
收稿日期$
!"#$*"$*#$
&修改稿收到日期$
!"#$*",*#&
基金项目$国家自然科学基金"
%##(",!
#
作者简介$杨慧萍"
#11")
#!女!在读研究生!主要从事园林植物分子育种的研究
2*34.5
$
6
7
8
#11"""
!
#,%+9:3
"
通信作者$刘雅莉!硕士!教授!硕士生导师!主要从事园林植物遗传育种的研究
2*34.5
$
5
6
5,##
!
#!,+9:3
葡萄风信子
1$230
基因克隆与表达分析
杨慧萍!刘雅莉"!娄
!
倩!李志根
"西北农林科技大学 旱区作物逆境生物学国家重点实验室!农业部西北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室!陕西杨陵
(#!#""
#

!
要$该研究利用
;<=
技术从葡萄风信子(亚美尼亚)中克隆了
#
个黄酮醇合成酶"
>?@
#基因!命名为
!"#$%

!"#$%

9ABC
全长为
#"(,D
8
!开放阅读框为
111D
8
!编码
%%!
个氨基酸!推测的蛋白质分子量
%&+#EA
!理论
等电点为
+"1
同源比对和系统进化分析表明!
!"#$%
基因编码的氨基酸具有黄酮醇合成酶典型的
!*FAA
超家
族保守结构域!与拟南芥和高粱
#$%
一致性分别为
,"G

&%G
半定量
;<=
和荧光实时定量
;<=
表达分析表
明!
!"#$%
在花器官中高表达!在根*茎*叶中微量表达!在完全未着色的花蕾期开始表达并于花完全开放未着色
时期到达峰值!之后随花发育表达量逐渐降低原核表达检测到
#
条大约
%&EA
的外源蛋白!与预测的蛋白分子
量相符该研究结果为进一步探讨葡萄风信子
!"#$%
基因对黄酮类物质合成的调控作用奠定了基础
关键词$葡萄风信子&黄酮醇合成酶&克隆&荧光实时定量&原核表达
中图分类号$
H(&
&
H(&,
文献标志码$
C
$%"&(#"))!*+,-(.,#/(#")"01&2")"&
3
4
)(+%.5.).0,"6145"$(-$(6)/-$"46
ICBJKL.
8
.0
M
!
?NOI45.
"
!
?FOH.40
!
?NP7.
M
Q0
"
@R4RQSQ
6
?4D:T4R:T
6
:U8
@RTQ//V.:5:
M6
.0CT.WCTQ4/
!
X.0./RT
6
:UC
M
T.9L5RLTQSQ
6
?4D:T4R:T
6
:UK:TR.9L5RLT45;540RV.:5:*
M6
40WJQT3
8
54/3N00:Y4R.:0.0B:TR7ZQ/R<7.04
!
<:5Q
M
Q:U>:TQ/RT
6
!
I40
M
5.0
M
!
@7440[.(#!#""
!
<7.04
#
78%(,-(
$
\7Q
M
Q0Q!"#$%Q09:W.0
M
R7QU54Y:0:5/
6
0R74/Q
"
>?@
#
.0Y:5YQW.0R:U54Y:0:5/
6
0R7Q/./Z4/
95:0QWUT:3!&(")*")+,-*"(&++\7QUL55Q0
M
R79ABC:U!"#$%Z4/#"(,D
8
!
40WR7Q:
8
Q0TQ4W.0
M
UT43Q5Q0
M
R7Z4/111D
8
!
Z7.97Q09:W.0
M
4
8
T:RQ.0
8
:5
68
Q
8
R.WQ:U%%!43.0:49.W/Z.R74
8
TQW.9RQW3:5Q9L*
54TZQ.
M
7R:U%&+#EA40W
8
N:U+"1+\7Q
8
LR4R.YQ!"#$%W./
8
54
6
QW.WQ0R.R.Q/R:R7Q#$%:U.)"/*01
2
3
*45"6*"-"40W%1)
7
5&+/*(161):U,"G40W&%G
!
TQ/
8
Q9R.YQ5
6
!
40W9:0R4.0QW/QYQT45R
68
.9459:0/QTYQWQ5*
Q3Q0R/U:L0W.0R7Q!*:[:
M
5LR4T4RQ*40W>Q
"
"
#
*WQ
8
Q0WQ0RW.:[
6M
Q04/Q/
"
!*FAA
#
+HL40R.R4R.YQTQ45*R.3Q
;<=4045
6
]QWR7QQ[
8
TQ//.:0
8
T:U.5Q/:U!"#$%.0W.UUQTQ0RR.//LQ/+\7QTQ/L5R/WQ3:0/RT4RQWR74R!"#$%
Z4/9:0/R.RLR.YQ5
6
Q[
8
TQ//QW.0T::R/
!
/RQ3/40W5Q4YQ/
!
Z.R7
8
4TR.9L54T5
6
7.
M
7Q[
8
TQ//.:0.0U5:ZQT/+\7Q
9ABC:U!"#$%Z4/R7Q0/LD95:0QW.0R:
8
2\*%!440W.0RT:WL9QW.0R:V?!#
"
A2%
#!
40WR7QTQ9:3D.040R
8
54/3.WZ4//L99Q//UL5
6
Q[
8
TQ//QW.0R7Q9:0W.R.:0:U"+#33:5
+
?
)#
N;\J4R!^U:T!"7+\7Q3:5Q9L*
54TZQ.
M
7RZ4/U:L0WR:DQ4D:LR%&EAD
6
97Q9E.0
M
Z.R7@A@*;CJ2
!
0Q4T5
6
Q
_
L45R:R7Q
8
TQW.94RQW+
9.
4
:",!%
$
!&(")*")+,-*"(&+
&
U54Y:0:5/
6
0R74/Q
&
95:0Q
&
TQ45R.3Q;<=
&
8
T:E4T
6
:R.9Q[
8
TQ//.:0
!!
黄酮类物质属于多酚类次生代谢物!具有典型 的
<,*<%*<,
骨架特征,#-根据中心
<
环的修饰不
同可以分为黄烷醇*二氢黄酮醇*黄酮*黄酮醇*黄
烷*花青素*原花青素以及异黄酮等主要大类已鉴
定和报道的黄酮类化合物总数达
&"""
多种!而其
中黄酮醇数量达到
!"""
种,!-!在植物体内含量非
常丰富!并且具有很重要的生理功能!参与到植物体
内多种基础代谢运行!例如植物激素的运输*花色修
饰*保护植物免受紫外辐射*抵御微生物和害虫入侵
以及昆虫与微生物之间的信号传导等研究表明黄
酮醇还具有消炎*抗血管生成*抗氧化*保护心脏*预
防肿瘤生成等药理学功能,!-
黄酮醇化合物是在黄酮醇合成酶"
U54Y:0:5
/
6
0R74/Q
!
>?@
#催化下!由二氢黄酮醇转变而来!其
活性受二氧戊二酸盐和二价铁离子的限制黄酮醇
合成酶作为类黄酮合成途径和儿茶素合成途径的桥
梁!在植物中高度保守,%-!催化黄酮结构中的
<%

羟基化!从而形成各种不同的黄酮醇类物质黄酮

%
种主要的结构形式为杨梅素*槲皮素和山奈酚!
分别由
#$%
催化二氢杨梅素*二氢槲皮素和二氢山
奈酚转化得来二氢黄酮醇作为类黄酮合成途径的
一个节点!由二氢黄酮醇
$*
还原酶"
W.7
6
WT:U54Y:0:5
$*TQWL9R4/Q
!
A>=
#催化产生有色的花青素!
>?@

化产生无色的黄酮醇,$-由于
>?@

A>=
竞争共
同的底物二氢黄酮醇,-!因此
>?@
和黄酮醇的上调
可能引起花青素积累下降已有研究发现紫外线
V
诱导大豆中黄酮醇积累,-&对苦荞麦进行
B4<5

迫处理发现
#$%
表达上调并且黄酮醇积累增加,(-
此外
#$%
能改变大豆花色!单一碱基的缺失使花色
从粉色变为洋红色,&-&
B.Q5/Q0
,
1
-利用基因沉默技术
抑制
#$%
基因!使花卉颜色由紫色变为红色!并能
稳定遗传
葡萄风信子是风信子科葡萄风信子属春季球根
花卉!以明亮的蓝色著称!具有很重要的美观*生态
与科研价值目前关于葡萄风信子的研究主要集中
于种球繁殖,#"*##-!组织培养,#!-!色素成分分析,#%-方
面!但是关于葡萄风信子属植物有关黄酮类代谢途
径的基因研究还未见报道!一定程度上限制了对葡
萄风信子属植物更加广泛深入的研究
本实验室前期结合转录谱和代谢组学技术从葡
萄风信子花组织数据库中筛选到了一条
#$%
候选
基因序列本研究利用
;<=
技术克隆到了这条葡
萄风信子
#$%
基因!半定量
;<=
和荧光实时定量
;<=
分检测其在葡萄风信子(亚美尼亚)根*茎*叶
和不同发育时期花器官中的表达情况!并对其进行
了原核表达!为进一步研究该基因功能及利用基因
工程手段调控葡萄风信子黄酮类物质合成奠定了一
定的基础
#
!
材料和方法
;+;
!
植物材料
试验于
!"#%
年在西北农林科技大学旱区作物
逆境生物学国家重点实验室进行葡萄风信子
"
!&(")*")+,-*"(&+
#(亚美尼亚)种植于西北农
林科技大学试验田根据开花时间!将花发育过程
分为

个阶段!时期
#
"
@
#
#!完全未着色的花蕾&时

!
"
@
!
#!开始着色的花蕾&时期
%
"
@
%
#!完全着色未
开放的花蕾&时期
$
"
@
$
#!完全开放的花&时期

"
@

#!衰败的花分别采集植株的根*茎*叶和不同
发育时期的花!于液氮中速冻后置于
)&"^
冰箱中
备用
;+<
!

!

;=<=;
!

>?7
提取与
-@?7
第一条链的合成
!

照北京百泰克生物技术有限公司的多糖多酚植物总
=BC
快速提取试剂盒说明书"
V.:\QSQ
#分别提取
不同组织根*茎*叶及花中的总
=BC
!琼脂糖凝胶电
泳检测所提取
=BC
的完整性!并用
B40:AT:
8

量紫外分光光度计"
B40:WT:
8
\Q970:5:
M
.Q/N09
!
AQ54Z4TQ
!
O@C
#检测样品纯度和浓度
使用
;T.3Q@9T.
8
R=\TQ4
M
Q0RS.R
"
\4S4=4

司#以提取的
=BC
为模板!
F5.
M
:
"
W#为引物!按照
9ABC
第一链合成试剂盒说明书反转录合成
9ABC
第一链
;=<=<
!
葡萄风信子
230
基因全长克隆
!
利用葡萄
风信子转录组测序获得的
#$%
基因序列设计特异
引物扩增全长!上游引物为
!"#$%*#
"
`*JCCJCJCJCJJJ#!下游引物为
!"#$%*!
"
`*# 引 物
设计用
;T.3QT+"
软件进行!并委托北京奥科鼎盛
生物科技有限公司合成以反转录的(亚美尼亚)花

9ABC
为模板进行
;<=
全长扩增扩增条件为
1$^
预变性
3.0
&
1$^
变性
%"/
!
(^
退火
%"/
!
(!^
延伸
1"/
!
%"
个循环&
(!^
延伸
#"3.0
电泳
检测后回收与预期片段大小一致的条带!连接到克
隆载体
8
XA#1*\aQ9R:T
"
\4S4=4
公司#后转化感
受态细胞
89(16*\:
8
#"
"天根生化科技有限公司#!
经蓝白斑筛选阳性克隆后送交北京奥科生物科技有
限公司进行测序
;=<=A
!
葡萄风信子
1$230
基因生物信息学分析
!
将获得的
!"#$%
基因序列在
B
F=>U.0WQT

&"#
西
!

!

!

!

!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$

测开放读码框!并进行
V?C@搜索!对葡萄风信子
!"#$%
基因序列及其编码的蛋白进行生物信息学
分析&利用
:;.!.;
软件对
!"#$%
基因全长
9ABC
序列进行分析!获得该序列的氨基酸序列*分
子量和等电点等!并且根据获得的氨基酸序列进行
同源比对分析&用
XQ
M
4+"
软件构建系统发育树
;=<=B
!
葡萄风信子
1$230
基因的时空表达模式
分析
!
根据
!"#$%
基因序列设计实时定量引物!
上游引物为
!"#$%*%
"
`*\JJJCC\C#!下游引物为
!"#$%*$
"
`*J<\<#!内
参基因为
"(4*-
由于
#$%
在植物体内经常以家族
形式存在,#$-!所以为了保证定量结果的准确性!在
#$%
保守域之外设计了另外
#
对定量引物!
!"#$%*
"
`*C\#和
!"#$%*,
"
`*\JJCJC<<J\\*%`
#分别取葡萄风信子(亚美尼亚)根*茎*
叶以及不同发育时期花蕾的总
=BC

#
#
?
!反转
录合成
9ABC
!参照
@IV=;TQ3.[2[<"
=
\X
"
"
;QTUQ9R=Q45\.3Q
#"
\4S4=4
公司#实时荧光定量
操作说明书进行操作!于
NHXL5R.9:5:T=Q45*\.3Q
;<=AQRQ9R.:0@
6
/RQ3
实时定量
;<=
仪上检测花
蕾不同发育时期与不同部位
!"#$%
的相对表达
量!每个样品设
%
个重复
=\*;<=
扩增体系为
#"
#
?@IV=;TQ3.[2b<"
=
\X
"
"
!c
#!上*下游引物

"+&
#
?
!
9ABC#
#
?
!无菌水
&+$
#
?

=\*;<=
扩增程序为
1^
变性
3.0
&
1^
变性
%"/
!
^
退火
%"/
!
(!^
延伸
%"/
!
$"
个循环
2[9Q5!""(

FT.
M
.0&+"
对数据进行计算和处理!采用
!
)
$$
法,#-分析该基因的相对表达情况
;+<+C
!
原核表达载体构建
!
根据获得的
!"#$%
基因全长序列设计原核表达引物!上游引物为
!"#$%*(
"
`*JJC\<J!下划线为
>"+K
%
酶切位点#!下游引物

!"#$%*&
"
`*CCJ<\\\\C!下划线为
?*-W
&
酶切位
点#!由北京奥科生物科技有限公司合成以获得的
葡萄风信子
!"#$%
全长
9ABC
为模板进行
;<=
扩展
;<=
反应程序为
1$^
变性
3.0
&
1$^


%"/
!
(^
退火
1"/
!
(!^
延伸
#"3.0
电泳检
测后回收与预期片段大小一致的条带!连接到克隆
载体
8
XA#1*\aQ9R:T
后转化感受态细胞
\:
8
#"
!
经蓝白斑筛选阳性克隆后送交北京奥科生物科技有
限公司测序
对测序正确的阳性克隆提取质粒!用
>"+K
%

?*-W
&
"
\4S4=4
公司#进行双酶切检测回收!将
收回的片段与经过同样酶切处理的原核表达载体
8
2\*%!4
"北京奥科生物科技有限公司#连接连接
产物转化大肠杆菌
\:
8
#"
!以含氨苄青霉素"
#""
#
M
+
3?
)#
#的液体培养基筛选重组载体挑取阳性克
隆单斑!扩繁后提取质粒并用
>"+K
%

?*-W
&
进行酶切鉴定!将得到的阳性克隆命名为
8
2\*
!"#$%

;=<=D
!
1$230
在大肠杆菌
EF<;
"
@GA
#中表达
!
将重组载体
8
2\*!"#$%
转化感受态细胞大肠杆

V?!#
"
A2%
#并过夜培养!挑取单克隆进行菌落
;<=
鉴定挑取经鉴定的阳性克隆单菌落至
!3?
液体培养基
?V
"含氨苄青霉素
#""
#
M
+
3?
)#
#中
%(^
过夜培养!
#d"
比例稀释过夜菌!
%(^
培养

FA
,""
接近
"+,
部分作为未诱导的对照组!余下
加入
N;\J
诱导剂至最终物质的量浓度为
"+#
33:5
+
?
)#
!在
!^
条件下震荡培养
!"7
诱导外
源基因表达分别收集不同处理的菌体!加入
!""
#
?#G@A@
重悬!混匀!
#""^
加热
#"3.0
!放置至
室温!
#!"""
M
离心
%3.0
!取上清作为样品进行
@A@*;CJ2
分析
!
!
结果与分析
<=;
!
葡萄风信子
1$230
基因全长
-@?7
克隆
根据转录组测序所得到的基因序列设计引物
!"#$%3#
*
!"#$%*!
!以(亚美尼亚)葡萄风信子花

9ABC
为模板进行
;<=
扩增后得到
#
条长为
#"(,D
8

9ABC
片段"图
#
#测序结果表明其开
放阅读框长
111D
8
!编码
%%!
个氨基酸!命名为
!"#$%


#
!
葡萄风信子
!"#$%
基因全长扩增结果
X+\T40/!S;5L/ABC34TEQT
!
#+;<=
扩展产物
>.
M
+#
!
;<=
8
T:WL9R:U!"#$%UT:3!9")+,-*"(&+
X+\T40/!S;5L/ABC34TEQT
&
#+;<=
8
T:WL9R
1"#
&

!!!!!!!!!!!!!
杨慧萍!等$葡萄风信子
!"#$%
基因克隆与表达分析
<=<
!
葡萄风信子
1$230
基因序列的分析
使用
ABCXCB
软件对
!"#$%
基因序列进行
分析!结果显示
!"#$%
理论分子量为
%&+#EA
!
理论等电点为
+"&

\XKXX
预测该蛋白不具跨
膜区!属于胞内蛋白
;T:R@945Q
分析结果显示!
X4>?@
疏水性氨基酸含量高于亲水性氨基酸含量!
属于疏水性蛋白
@.
M
045;$+#
分析显示该序列无
信号肽!是非分泌蛋白利用
;@F="
;TQW.9R.:0

!"#$%
进行亚细胞定位预测!发现在整个细胞
内都有定位信号但主要集中在细胞质内用
BQR*
;7:/!+"
预测
!"#$%
磷酸化位点!
!"#$%

,

@QT
磷酸化位点!
$

\7T
磷酸化位点!
,

6
T

酸化位点
;TQW.9R;T:RQ.0
预测
X4>?@
的二级结
构!结果显示该蛋白包含了
%%+(%G


螺旋*
$+!!G

(
折叠*
$+(&G
的无规则卷曲和
#,+!(G
的延伸链!其
9ABC
序列和推导的氨基酸序列如图
!
所示
使用
ABCXCB
软件对葡萄风信子
>?@
和其
他物种已知的
>?@
氨基酸序列进行比对分析!结果
显示"图
%
#
X4>?@
具有典型的
!*:[:
M
5LR4T4RQ*40W
>Q
"
"
#
*WQ
8
Q0WQ0RW.:[
6M
Q04/Q/
"
!*FAA
#双加氧酶
超家族保守域*亚铁离子结合基序"
R7QK./*bC/
8
*
b44*K./3:R.U
$
K./!"$
!
C/
8
!",
!
K./!,
#和二氧戊

!
!
!"#$%
基因的核苷酸序列及推导的氨基酸序列
>.
M
+!
!
BL95Q:R.WQ/Q
_
LQ09Q40WWQWL9QW
43.0:49.W/Q
_
LQ09Q:U!"#$%

%
!
葡萄风信子
X4>?@
与其他植物
>?@
同源性比对
划线部分为
!*FAA
超家族保守域&黑色箭头为二价铁离子结合残基&星号为二氧戊二酸盐结合域
>.
M
+%
!
C5.
M
03Q0R:UX4>?@Z.R7:R7QT>?@/
CW:34.09:0/QTYQW.0!*FAA./L0WQT5.0QW
!
40W.0UQTTQWTQ/.WLQ/U:T9::TW.04R.:0:UUQTT:L/.T:0
"
K./!"$
!
C/
8
!",40WK./!,
#
40W!*:[:
M
5LR4T4RQD.0W.0
M
"
CT
M
!($40W@QT!(,
#
4TQ.0W.94RQWZ.R7D549E4TT:Z7Q4W/40W4/RQT./E/
!
TQ/
8
Q9R.YQ5
6
"##
西
!

!

!

!

!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$


$
!
几种植物
>?@
氨基酸序列的系统发育树
标尺代表遗传距离&数值代表从
#"""
次重复计算得到的
D::R/RT4
8
百分比值
>.
M
+$
!
;7
6
5:
M
Q0QR.9RTQQ:UR7QWQWL9QW43.0:49.W/Q
_
LQ09Q:UU54Y:0:5/
6
0R74/Q.0W.UUQTQ0R
8
540R/
\7Q/945QD4TTQ
8
TQ/Q0R/
M
Q0QR.9W./R409Q
&
BL3DQT/TQ
8
TQ/Q0RR7QD::R/RT4
88
QT9Q0R4
M
QY45LQ/9459L54RQWUT:3#"""TQ
8
5.94RQ/


!
!"#$%
在(亚美尼亚)葡萄风信子
不同组织部位的表达
>.
M
+
!
A.UUQTQ0RQ[
8
TQ//.:05QYQ5:U!"#$%
M
Q0Q.0W.UUQTQ0R:T
M
40/:U!9")+,-*"(&+
二酸盐结合位点"
R7QK./*b*@QT3:R.U
$
CT
M
!($
!
@QT!(,
#以及
!*FAA
超家族保守氨基酸"
J5
6
甘氨
酸!
K./
组氨酸!
;T:
脯氨酸和
J5
6
甘氨酸#
将葡萄风信子
X4>?@

B检索到的其他物

>?@
蛋白进行聚类分析并构建系统发育树!结果
表明"图
$
#!葡萄风信子
X4>?@
蛋白与植物籼稻
"
@)
A
B""4*C"N0W.94JT:L
8
2CI(!&%1+#
#*玉米"
D,"
+"
A
B;""##%#!,!+#
#*葡萄"
E*4*C*-*
F
,)"%
#基因的一致性分别为
&"G
*
&%G

(,G
!但与拟南芥
"
.)"/*01
2
*45"6*"-"B;""#"((,,$+#
#的一致性较低!
仅为
,"G

<=A
!
葡萄风信子
1$230
基因时空表达模式分析
对葡萄风信子进行半定量
=\*;<=
方法分析
!"#$%
在不同组织的表达情况!结果如图

所示!
!"#$%
基因在根*茎*叶*花中均有表达!但是表达
程度不同在花中表达强度最高!其次是叶!根和鳞
茎中表达量最低
为了进一步研究
!"#$%
在不同组织器官以及
不同花发育时期中的时空表达!进行了荧光实时定
量分析结果显示"图
,
#!
!"#$%
基因在花中优势
表达!在营养组织如根*茎*叶中微量表达!与半定量

,
!
!"#$%
在(亚美尼亚)葡萄风信子
不同部位的表达分析
@
#
)
@

+
花发育阶段$
@
#
+
花蕾未着色&
@
!
+
花蕾开始着色&
@
%
+
花蕾完全着色但花未开放&
@
$
+
花完全开放&
@

+
衰败的花
>.
M
+,
!
A.UUQTQ0RQ[
8
TQ//.:05QYQ5/:U!"#$%
M
Q0Q.0
W.UUQTQ0R:T
M
40/40WU5:ZQT.0
M
/R4
M
Q/:U!9")+,-*"(&+
@
#
)@

+N0W.94RQWW.UUQTQ0RU5:ZQT.0
M
/R4
M
Q/
$
@
#
+VLW
Z.R7:LR9:5:T
&
@
!
+VLW/R4TRQWR:9:5:T
&
@
%
+VLW9:5:TQW
9:3
8
5QRQ5
6
&
@
$
+>5:ZQT:
8
Q0.0
M
&
@

+>5:ZQTU4WQW
结果一致在花发育过程中!
!"#$%
从未着色
"
@
#
#的花蕾时期开始表达!在完全着色的花"
@
%
#中
达到峰值!之后随着花继续发育表达量逐渐降低
值得注意的是!分别在
!"#$%
保守域之内和保守
域之外设计的
!
对引物!发现
!

=\*;<=
结果相
似由此可见
!"#$%
在(亚美尼亚)葡萄风信子中
的表达具有花组织特异性并受生长发育调控
<=B
!
1$230
在大肠杆菌
EF<;
!
@GA
"中的诱导表达

>"+K
%

?*-W
&
对重组质粒
8
2\*!"#$%
进行双酶切鉴定!同时进行
;<=
鉴定!结果证明已
经成功地构建了
8
2\*!"#$%
原核表达载体表
###
&

!!!!!!!!!!!!!
杨慧萍!等$葡萄风信子
!"#$%
基因克隆与表达分析

(
!
重组质粒
8
2\*!"#$%
表达蛋白的
@A@*;CJ2
电泳
X+
蛋白标准分子量&
#+
未加
N;\J
的对照组&
!+

"+#33:5
+
?
)#
N;\J
诱导
>.
M
+(
!
@A@*;CJ24045
6
/./:UQ[
8
TQ//QW
8
T:WL9R:UTQ9:3D.040R
8
2\*>?@
X+;T:RQ.034TEQT
&
#+;T:RQ.0:UR:R459Q5/Z.R7:LRN;N.0WL9R.:0
&
!+;T:RQ.0:UR:R459Q5/Z.R7"+#33:5
+
?
)#
N;\J.0WL9R.:0U:T!"7.0!^
达载体
8
2\*!"#$%
转化宿主菌并使用浓度为
"+#
33:5
+
?
)#的
N;\J

!^
条件下培养
!"7
诱导
外源蛋白表达!
@A@*;CJ2
电泳结果显示"图
(
#产
生了分子量约为
%&EA
特异性条带!与预测的理论
值一致!且未加
N;\J
的对照组不表达该蛋白
%
!

!

黄酮醇合成酶基因
#$%
在植物黄酮醇合成中
具有重要的作用!属于依赖
!*
酮戊二酸盐的双加氧
酶家族!这个家族还包括黄酮类化合物生物合成途
径中的黄酮合成酶
%
*黄烷酮
%*
羟化酶以及花色素
合成酶等,#,-
#$%
的活性最初是在欧芹细胞中检
测到的,#(-!目前已经在多种植物中分离得到了
#$%
基因!
#$%

9ABC
序列首先在矮牵牛中克隆
到,#&-!随后在拟南芥,#1-*草莓,!"-和金银花,!#-等物
种中分离到了
#$%
基因本实验首次从葡萄风信
子属植物中获得
#$%
基因!推测的
X4>?@
蛋白与
其他植物的
>?@
高度一致!具有黄酮醇合成酶典型
的保守氨基酸
K*b*A
和与二氧戊二酸盐结合的残

=*b*@
但是构建系统进化树结果显示!葡萄风
信子
>?@
最先与单子叶的二穗短柄草*高粱*玉米
等聚为一类!最后与拟南芥*番茄*烟草等双子叶植
物聚为一类这表明单子叶植物和双子叶植物
>?@
蛋白聚为两大类!其中葡萄风信子
>?@
与单子
叶植物亲缘关系更近一些!而且单*双子叶之间存在
明显的区别!因此推测
#$%
基因很可能发生在单子
叶与双子叶植物的进化之后
!"#$%
在花器官中的表达量明显高于其他器
官的表达量!在花蕾未着色期
@
#
开始表达!花完全
着色期
@
%
表达量达到最大值!随着花发育表达量逐
渐降低!但也高于其他器官的表达量这些研究表

!"#$%
在葡萄风信子中的表达具有花特异性
已有研究证明
#$%
参与到植物花色的修饰!以及与
植物的雄性可育性有非常紧密的关系!这些因素也
有可能是导致
!"#$%
基因在花器官内的高表达
在叶片中也检测到了
!"#$%
表达!这可能是因为
地上器官具有合成类黄酮以抵御太阳辐射功能
根*茎中
!"#$%
的表达可能是由于地下器官产生
黄酮醇以抵御微生物侵害以及营养胁迫
对于观赏植物而言!花色是花卉产品的重要影
响因素基因工程技术突破传统育种方式为培育花
色新品种方面提供了新的途径!并成功获得了具有
新型花色的转基因品种,!!*!%-研究表明在紫色洋桔
梗中表达反义
#$%
基因使其花色变红,1-&在烟草中
过量表达山茶花
#$%
基因使粉色的花蕾变成白
色,!$-另外在矮牵牛*康乃馨和紫罗兰的无色花
中!
#$%
活性很高!但当花青素开始生成的时候!
#$%
的活性就开始迅速降低这说明两个使用同
一底物的酶的空间竞争抑制调控也可被用来进行不
同目的产物的生物合成,-目前为止关于葡萄风信

!"#$%
基因在葡萄风信子蓝色花色的形成过程
中具有何种功能!该基因的表达在调控植物花色方
面具有何种效应还不清楚!本研究克隆了
!"#$%
基因并成功构建了原核表达载体!为深入研究该基
因功能奠定了基础
参考文献#
,
#
-
!
SF2@=2
!
HOC\\=F<
!
XF?eBX
!
,4"6+\7QU54Y:0:.WD.:/
6
0R7QR.9
8
4R7Z4
6
.0
8
540R/
$
UL09R.:040WQY:5LR.:0
,
e
-
+>*1983
"
A

!
#11$
!
;D
"
!
#$
#!%)#%!+
,
!
-
!
KC=VF=B2eV
!
fN??NCX@,
e
-
+G5
A
41(5,+*4)
A
!
"""
!
CC
"
,
#$
&#)"$+
,
%
-
!
e2FBJeX
!
!
SCBJ@S
!
,4"6+C0R.:[.W40R40W97Q3:/Q0/.R.].0
M
QUUQ9R/:UU54Y:0:.W/Z.R77
6
WT:[
6
40W
%
:T3QR7:[
6M
T:L
8
/
40W/RTL9RLTQ*49R.Y.R
6
TQ54R.:0/7.
8
,
e
-
+H1&)-"61
F
G5")+"(,&4*("6%(*,-(,
!
""(
!
;H
"
$
#$
%()$,+
,
$
-
!
>F=SXCBBJ
!
XC=\2B@@+XQR4D:5.9Q0
M
.0QQT.0
M
40W4
88
5.94R.:0/:UU54Y:0:.W/
,
e
-
+I&)),-4@
2
*-*1->*14,(5-169
!
""#
!
;<
"
!
#$
#)
!##
西
!

!

!

!

!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$

#,"+
,

-
!
ACaN2@SX
!
@!
A2=F?2@@<
!
,4"6+207409.0
M
40R7:9
6
40.0
8
T:WL9R.:0D
6
45RQT.0
M
9:3
8
QR.R.:0U:T/LD/RT4RQDQRZQQ0
U54Y:0:5/
6
0R74/Q40WW.7
6
WT:U54Y:0:5$*TQWL9R4/Q
,
e
-
+8&
2
5
A
4*("
!
""%
!
;A;
"
%
#$
!1)!,&+
,-
!
SNXVJ
!
SNXeK
!
SNXe
!
,4"6+C99L3L54R.:0:UU54Y:0:5/.0TQ/
8
:0/QR:L5RT4Y.:5QR*V.TT4W.4R.:0.0/:
6
DQ40./TQ54RQWR:.0WL9R.:0:UU54*
Y40:0Q%*DQR4*7
6
WT:[
6
54/Q40WU54Y:0:5/
6
0R74/Q
,
e
-
+!16,(&6,"-0I,66
!
""&
!
"
!
#$
!$()!!+
,
(
-
!
?NbK
!
I2FBVS
!
I2eNS
!
,4"6+A.UUQTQ0R.45/RTQ//*TQ/
8
:0/QQ[
8
TQ//.:0:URZ:U54Y:0:5/
6
0R74/Q
M
Q0Q/40W499L3L54R.:0:UU54Y:0:5/.0
R4TR4T
6
DL9EZ7Q4R
,
e
-
9H1&)-"61
F
G6"-4G5
A
*161
7A
!
"#%
!
;IH
"
#&
#$
#,%")#,%,+
,
&
-
!
\CSCKC@KN=
!
JN\KN=N@X
!
KC\CICXCS
!
,4"6+C/.0
M
5Q*D4/QWQ5QR.:0.0/:
6
DQ40U54Y:0:5/
6
0R74/Q
M
Q0Q./4//:9.4RQWZ.R734*
M
Q0R4U5:ZQT9:5:T
,
e
-
+G6"-4!16,(&6")>*161
7A
!
""(
!
DA
"
#
#$
#!)#%+
,
1
-
!
BN2?@2BS
!
A2=F?2@@<
!
XC=SKCX S=
!
,4"6+C0R./Q0/QU54Y:0:5/
6
0R74/Q45RQT/9:
8
.
M
3Q0R4R.:040WU5:ZQT9:5:T.05./.40R7L/
,
e
-
+!16,(&6")>),,0*-
7
!
""!
!
J
"
$
#$
!#()!!1+
,
#"
-
!
IOPK X
"于忠美#!
eNBf X
"金为民#!
@KNIX
"史益敏#
+;T:
8
4
M
4R.:040WU5:ZQT9:0RT:5:U!&(")*")+,-*(&+?Q.97R5.0
,
e
-
+H1&)-"6
1
F
%5"-
7
5"*H*"141-
7
J-*C,)*4
A
"
C
M
T.9L5RLT45@9.Q09Q
#"上海交通大学学报+农业科学版#!
"",
!
"
#
#$
%$)%&
"
.0<7.0Q/Q
#
+
,
##
-
!
O=CBV2I@
!
N;2SC
!
!
,4"69K-C*4)1DL5D5QR.0WL9R.:0UT:3DL5D/945Q/:UQ0W40
M
QTQW:T043Q0R45
8
540R!&(")*"B&),3
&+
,
e
-
+>*14,(5-161
7A
L>*14,(5-161
7
*("68
=
&*
2
+,-4
!
"#"
!
"
!
#$
#&$%)#&$&+
,
#!
-
!
XFKCXXCACV
!
KF@@2NBC
!
KCXNA=V+2UUQ9R/:UX
M
F040:
8
4TR.95Q/:03.9T:/RTL9RLT4540W3Q9740.945
8
T:
8
QTR.Q/:U45L3.0L3
34RT.[9:3
8
:/.RQ
8
TQ
8
4TQWY.4
8
:ZWQT3QR45LT
M6
T:LRQ
,
e
-
9K-4,)-"4*1-"6H1&)-"61
F
!10,)-G5
A
*(I1-
F
,),-(,%,)*,
!
"#!
!

$
,"()
,#$+
,
#%
-
!
HNII
"祁银燕#!
?FOH
"娄
!
倩#!
?NKV
"李慧波#!
,4"6+C04R:3.94540WD.:97Q3.945/RLW.Q/:UD.9:5:TQWU5:ZQTWQYQ5:
8
3Q0R.0!&3
(")*6"4*
F
16*&+
,
e
-
+G)141
2
6"+"
!
"#%
!
"
,
#$
#!(%)#!&#+
,
#$
-
!
ACBN2?SF
!
CBB2VC
!
S2aNB<<
!
,4"6+V40W4T4+>L09R.:0454045
6
/./:U4
8
TQW.9RQWU54Y:0:5/
6
0R74/Q
M
Q0QU43.5
6
.0.)"/*01
2
*
,
e
-
9G6"-4G5
A
*161
7A
!
""&
!
;BI
"
%
#$
#"$,)#",#+
,
#
-
!
?NaCSSe
!
@6
/./:UTQ54R.YQ
M
Q0QQ[
8
TQ//.:0W4R4L/.0
M
TQ45*R.3Q
_
L40R.R4R.YQ;<=40WR7Q!
"
#"
AQ5R4AQ5R4
<
#
3QR7:W
,
e
-
+!,4510
!
""#
!
"
$
#$
"!)$"&+
,
#,
-
!
CNAC=
!
IF@KNACS
!
SFBAF!
,4"6+<:
8
.
M
3Q0R4R.:0
M
.YQ/D5LQTU5:ZQT/:0RT40/
M
Q0.9R:TQ0.4
8
540R/Z.R7R7Q40R.*/Q09QW.7
6
WT:U54*
Y:0:5*$*TQWL9R4/Q
M
Q0Q
,
e
-
+G6"-4%(*,-(,
!
"""
!
;DH
"
#
#$
1),+
,
#(
-
!
V=N\@!
K2??2= f
!
J=N@2VC6
WT:U54Y:0:540WU54Y:0:5Z.R740Q0]
6
3Q/
6
/RQ3
UT:39Q59L5RLTQ/:U
8
4T/5Q
6
,
e
-
+D,*4(5)*
F
4
F
&,);"4&)
F
1)(5&-
7
!
%,(4*1-(>*1(*,-(,
!
#1&#
!
%,
$
($!)("+
,
#&
-
!
KF?\FB\C
!
V=OJ?N2=C>
!
\CBCSCI+<5:0.0
M
40WQ[
8
TQ//.:0:UU54Y:0:5/
6
0R74/QUT:3G,4&-*"5
A
/)*0"
,
e
-
+G6"-4H1&)-"6
!
#11%
!
$
$
#""%)#"#"+
,
#1
-
!
;2??2\N2=XS
!
XO==2??e=
!
@KN=?2IVf+<74T49RQT.]4R.:0:UU54Y:0:5/
6
0R74/Q40W5QL9:40R7:9
6
40.W.0W.:[
6M
Q04/Q
M
Q0Q/.0
.)"/*01
2
*
"
>LTR7QTQY.WQ09QU:TW.UUQTQ0R.45TQ
M
L54R.:0:UQ4T5
6
40W54RQ
M
Q0Q/
#,
e
-
+G6"-4G5
A
*161
7A
!
#11(
!
;;A
"
$
#$
#$%()#$$+
,
!"
-
!
C?X2NACe=
!
A
)
CXN!
;=2O@@C
!
,4"6+<74T49RQT.]4R.:0:U34
-
:TQ0]
6
3Q/40W
M
Q0Q/.0Y:5YQW.0U54Y:0:.W40W
8
T:40R7:9
6
40.W.0
D.:/
6
0R7Q/./WLT.0
M
UTL.RWQYQ5:
8
3Q0R.0/RT4ZDQTT
6
"
#)"
7
")*"c"-"-""
#,
e
-
9.)(5*C,1
F
>*1(5,+*4)
A
"-0>*1
2
5
A
*(
!
""(
!
BDC
"
#
#$
,#)(#+
,
!#
-
!
HNCFPKH
"乔中全#!
K2J
"何
!
钢#!
fCBJbX
"王晓明#!
,4"6+<5:0.0
M
40W/Q
_
LQ09Q4045
6
/./:UU54Y:0:5/
6
0R74/Q
M
Q0QUT:3$1-*3
(,)"
M
"
2
1-*("
,
e
-
+>*14,(5-161
7A
>&66,4*-
"生物技术通报#!
"#!
!"
$
#$
,%),&
"
.0<7.0Q/Q
#
+
,
!!
-
!
XF?e
!
!
XC@FBe
!
,4"6+B:YQ59:5:LTQWU5:ZQT/
,
e
-
+I&)),-4@
2
*-*1-*->*14,(5-161
7A
!
#111
!
;H
"
!
#$
#1&)!"#+
,
!%
-
!
IOSNKN@CS
!
XC@CSF>
!
IOSF>
!
,4"6+20
M
.0QQT.0
M
:UR7QT:/QU54Y:0:.WD.:/
6
0R7QR.9
8
4R7Z4
6
/L99Q//UL5
6M
Q0QT4RQWD5LQ*7LQW
U5:ZQT/499L3L54R.0
M
WQ5
8
7.0.W.0
,
e
-
+G6"-4I,66G5
A
*161
7A
!
""(
!
BK
"
##
#$
#&1)#,""+
,
!$
-
!
PKFObf
!
>CBPKH
!
!
,4"6+>L09R.:0454045
6
/Q/:U4U54Y:0:5/
6
0R74/Q*5.EQ
M
Q0QUT:3I"+,66*"-*4*0**+"TQYQ45.R/T:5Q/
.0U54Y:0:.W3QR4D:5./3WLT.0
M
U5:T45
8
.
M
3Q0R4R.:0
,
e
-
+H1&)-"61
F
>*1(*,-(,
!
"#%
!
AK
"
%
#$
1%),"$+
%##
&

!!!!!!!!!!!!!
杨慧萍!等$葡萄风信子
!"#$%
基因克隆与表达分析