蓝星睡莲花青素合成酶基因(NcANS)及启动子克隆与分析

花青素赋予植物丰富的颜色。花青素合成酶是花青素合成途径末端的一个重要催化酶。为了研究蓝星睡莲花色形成过程中的关键酶基因NcANS的序列特征、表达规律和启动子结合元件,本研究分别以蓝星睡莲叶片和花瓣为材料,采用PCR和RT-PCR方法分别克隆了NcANS的基因序列和编码区序列,基因序列长度为1 277 bp,两个外显子中间有一个200 bp内含子;编码区序列含完整的开放读码框(ORF),为1 077 bp,编码358个氨基酸,含有DIOX-N和2-酮戊二酸-Fe2+-双加氧酶保守域,后者含有2-酮戊二酸和Fe2+的活性位点。氨基酸序列比对和系统发育分析表明,NcANS与基部被子植物无油樟ANS一致性最高,与同属侏儒卢旺达睡莲亲缘关系最近,与单子叶植物进化关系最远。荧光定量PCR结果表明NcANS的表达量在蓝星睡莲花药中最高,其次是在花瓣S3时期,在花瓣的五个发育时期呈先升高后急剧降低的趋势,在S3时期达到峰值。直接PCR技术分离得到的NcANS启动子序列长度为1 382 bp,其含有MYB、MYC等转录因子结合位点、参与响应厌氧、低温、光、茉莉酸甲酯、生长素、发育或代谢等信号的顺式作用元件。本研究结果为进一步研究NcANS基因功能和蓝星睡莲花色形成分子机理提供理论基础。