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摘要
【目的】UDP-葡萄糖基转移酶家族基因(UGT)在植物次生代谢物的生物合成过程中起着重要的调控作用,本研究拟从栀子果实中克隆UGT基因家族成员UGT86A1和UGT85A2,对其进行生物学和表达模式分析,为阐明栀子中西红花苷合成调控机制奠定理论基础。【方法】基于栀子转录组功能注释结果,以栀子成熟果实c DNA为模板克隆目的基因,对其蛋白理化性质、信号肽和亚细胞定位预测、跨膜结构、基因结构、蛋白结构、空间结构以及不同物种中同源性对比进行分析;以栀子成熟果实DNA为模板,PCR扩增分别获得UGT86A1和UGT85A2基因组序列。利用实时荧光定量PCR技术对UGT86A1和UGT85A2基因在栀子不同部位及不同发育阶段果实的表达情况进行定量分析;采用高效液相色谱法(HPLC)测定栀子不同部位及不同发育阶段果实的西红花苷含量。【结果】克隆出的目的基因UGT86A1和UGT85A2大小分别为987、1 446 bp,其编码的氨基酸数目分别为328和481个,推测蛋白分子质量(MW)分别约为36.6和53.5 kD,理论等电点(pI)分别为5.23和5.06;预测UGT86A1氨基酸序列的N端具有信号肽酶切位点,切割位点位于18和19位氨基酸之间;预测UGT86A1与UGT85A2蛋白均为叶绿体蛋白;UGT86A1蛋白在91～286位氨基酸区域和UGT85A2蛋白在207～448位氨基酸区域均存在一个保守UDPGT结构域;系统进化树分析表明UGT86A1与UGT85A2均与同为茜草科的咖啡亲缘关系最近;PCR扩增UGT86A1和UGT85A2的基因大小分别为987和1 657 bp,基因结构分析表明UGT86A1基因不含内含子,UGT85A2基因含有两个外显子一个内含子;UGT86A1在栀子发育的不同阶段大致呈现递减式表达,而UGT85A2在栀子果实不同发育阶段则呈递增式表达;栀子不同发育阶段的西红花苷含量随着发育的不断成熟而增加。【结论】栀子UGT基因家族中的UGT85A2基因表达模式与西红花苷含量积累无显著相关,而UGT86A1基因表达模式与西红花苷积累呈显著负相关,推测其可能在西红花苷合成中发挥负调控作用。该结论可为下一步基因功能验证及其合成机理解析提供参考。
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