毛白杨花青素合酶基因的克隆与特性分析

作者：姚建忠

来源：中国细胞生物学学报, 2018, 40(03): 349-356.

• 毛白杨
• 花青素合酶
• 基因克隆
• 表达模式

花青素合酶(anthocyanidin synthase,ANS)是植物中花青素合成代谢途径的关键酶之一,它可以催化无色花青素转化为有色花青素这一关键步骤。为了研究毛白杨花青素合酶基因功能并最终利用其进行叶色基因工程改良,在分析已有毛白杨转录组数据的基础上,设计了两对PCR引物,以毛白杨叶片基因组DNA为模板,采用PCR技术分离克隆了毛白杨ANS基因两个成员,命名为Pt ANS1、Pt ANS2。测序结果表明,基因序列全长分别为1 694 bp、1 820 bp,CDS长度均为1 083 bp,编码360个氨基酸,两者氨基酸序列一致性为88.3%,相似性达到91.9%。结构分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2均包含2个外显子和1个内含子,基因结构高度相似,二者氨基酸序列中均包含有1个2OGFe IIOxy保守域,但分别定位于1号和3号染色体上。氨基酸序列同源性分析和进化分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2与可可、荔枝、葡萄和拟南芥的距离较近,具有较高的同源性。进一步的转录组数据分析显示,Pt ANS1和Pt ANS2在不同组织器官中的表达趋势十分相似,但两者的表达量存在明显差异,在各组织器官中Pt ANS2与Pt ANS1相对表达量比值为5506,推测Pt ANS2基因可能在杨树色素合成及其他生理生化功能方面发挥着更重要的作用。这一重要发现将为进一步深入探究杨树花青素合酶基因的功能奠定良好的基础。