甘薯黄烷酮3-羟化酶基因IbF3H的克隆和表达特性分析

作者：宋天晓; 苏文瑾; 刘意; 饶莉萍; Soviguidi Deka Reine Judesse; 杨新笋^*; 朱国鹏^*

来源：热带作物学报, 2021, 42(06): 1531-1538.

DOI：10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.004

• 甘薯
• 黄烷酮3-羟化酶基因
• qRT-PCR
• 胁迫表达

黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)是黄酮类化合物合成途径中的一个关键酶。本研究基于前期转录组数据,以‘福菜薯7-6’叶片为材料成功克隆CDS序列长度为1107 bp的基因IbF3H,利用生物信息学分析甘薯F3H基因的序列特征、氨基酸序列对比、蛋白系统进化树、蛋白的二、三级结构、预测其跨膜结构和亚细胞定位,并利用qRT-PCR分析盐旱胁迫处理下基因的表达特性。结果表明,该基因含有3个外显子和2个内含子,编码368个氨基酸,蛋白分子量为41.12 kDa,等电点为5.83。存在多种类型的启动子顺式作用元件,如光响应元件G-Box、ACE,干旱胁迫相关的MBS元件,与脱落酸激素响应相关的ABRE元件等。与其他植物的氨基酸序列相似性达到了80%以上,可见IbF3H的编码区高度保守,且黄烷酮3-羟化酶在进化上具有较高的保守性。IbF3H蛋白含有非血红素双加氧酶结构域(DIOX-N superfamily)和典型的F3H蛋白功能结构域(2OG-FeⅡ-Oxy加氧酶结构域),属于双加氧酶超家族。IbF3H蛋白可能在细胞质中表达并且不具备跨膜结构。qRT-PCR研究结果表明,IbF3H基因并非组织特异性表达的基因,叶和茎表达量高于茎尖和根。模拟盐胁迫处理后,IbF3H基因表达量呈现先下降后上升的趋势;模拟干旱胁迫处理后,IbF3H基因表达量始终高于对照组,以响应逆境胁迫。本研究可为下一步探索IbF3H基因在调控甘薯类黄酮生物合成途径和功能作用奠定基础。

• 单位
  海南大学; 湖北省农业科学院粮食作物研究所; 长江大学