延胡索去甲乌药碱合成酶基因CyNCS1克隆及其表达模式分析

作者：冯飞雪; 吕瑞华; 李依民^*; 高静; 王凯; 周嘉迪; 颜永刚; 张岗^*

来源：西北农林科技大学学报(自然科学版), 2024, (03): 1-9.

DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2024.03.015

• 延胡索
• 去甲乌药碱合成酶
• 异喹啉生物碱
• 启动子
• 顺式作用元件

【目的】克隆延胡索去甲乌药碱合成酶(norcoclaurine synthase,NCS)基因,分析其在延胡索异喹啉类生物碱合成中的关键作用。【方法】基于转录组数据库,利用逆转录PCR克隆延胡索Cy NCS1基因及其启动子区域序列,采用生物信息学方法分析其编码蛋白的理化性质、结构特征及其启动子区域顺式作用元件,同时进行多序列比对和系统进化树分析,确定其进化关系;利用实时荧光定量PCR对其根、茎、叶及发育早、中、晚期块茎的组织表达模式进行分析;对茉莉酸甲酯(MeJ A)、脱落酸(ABA)处理0,4,8,12 h的叶片进行表达谱分析,以体积分数75%酒精溶剂处理为对照(CK),确定该基因的表达特征。【结果】Cy NCS1基因开放读码框长873 bp,编码291个氨基酸,编码蛋白分子量为33.09 ku,等电点为6.90,具有去甲乌药碱合成酶保守的催化结构域(GDGGVGTV/IL、YKEKF和MIEGGHLDMG),且不含信号肽,预测定位于细胞核中。多序列比对结果显示,Cy NCS1与石生黄堇、罂粟的NCS蛋白同源性较高,分别为83.6%和82.1%;系统进化树结果显示,Cy NCS1与石生黄堇Cs NCS蛋白聚为一支,说明二者亲缘关系较近。该基因启动子区长2 238 bp,包含多种植物激素及低温、热胁迫等环境因子的顺式作用元件。实时荧光定量PCR结果显示,随着发育推进块茎中Cy NCS1的表达量显著增高,且受到Me JA和ABA的诱导,Me JA处理8 h时表达量为0 h的3.10倍,ABA处理8 h为0 h的3.16倍;而对照Cy NCS1表达量随时间推移无明显变化。【结论】克隆并鉴定了延胡索NCS酶基因Cy NCS1,明确了其在发育进程中的表达模式,并确定该基因表达受Me JA和ABA的诱导。

• 单位
  陕西中医药大学; 陕西中医药大学附属医院