百合LbCAT和LbGPX基因的克隆与表达分析

以切花百合(Lilium brownii var.viridulum)‘卡瓦纳’cDNA为模板,克隆了过氧化氢酶(LbCAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(LbGPX)基因。序列分析表明,这2个基因分别包含1479 bp和519 bp的开放阅读框(ORF),编码492个和172个氨基酸。进化分析结果表明,LbCAT蛋白与岷江百合CAT蛋白的氨基酸序列相似性最高(99.19%),且亲缘关系最近;LbGPX蛋白与油棕GPX蛋白的氨基酸序列相似性最高(78.61%),亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示,LbCAT和LbGPX在百合根、鳞茎、叶和花中都有表达。LbCAT在叶中表达量最高,LbGPX在花中表达量最高。这2个基因在百合花蕾的生长发育过程中均有表达,且表达量逐渐增加;在PEG处理后2个基因的转录水平升高,但独角金内酯(SLs)处理却显著降低了这2个基因的转录水平;该结果为百合抗逆性机理研究以及抗逆育种奠定了基础。

百合LbKCS5和LbKCS17基因的克隆与表达分析

β-酮脂酰辅酶A合成酶(KCS)是超长饱和脂肪酸链(VLCFAs)生物合成中的限速酶,该研究以百合(Lilium brownii var.viridulum Baker.)‘黄天霸’cDNA为模版,采用RT-PCR方法克隆了LbKCS5和LbKCS17基因的CDS序列,并进行序列分析,采用qRT-PCR方法分析其基因表达以及胁迫诱导特征。结果表明:(1)LbKCS5和LbKCS17分别包含689和1 238 bp完全阅读框(ORF),编码186和291个氨基酸;进化分析显示,LbKCS5与油棕KCS5、LbKCS17与莲KCS17序列相似性最高,分别为82.61%和77.62%。(2)基因表达分析结果显示,LbKCS5和LbKCS17在百合营养器官中均有表达,二者在叶中表达量最高,在根中最少;在花器官中,LbKCS5的表达量在雄蕊中最高,LbKCS17在花药中最高,在花瓣中二者的表达量最低;在花蕾生长发育过程中,花瓣中2个基因的表达均先升高后下降,并于黄蕾期达到峰值;叶中LbKCS5表达量在黄蕾期达到最高,而LbKCS17在叶中的表达整体较低。(3)失水胁迫能提高这2个基因的转录表达,低温诱导LbKCS5表达量的增加,但却降低了LbKCS17的表达。研究表明,LbKCS5和LbKCS17在百合不同器官中均有表达,且均响应失水和低温胁迫,这为研究百合耐失水和低温胁迫以及新品种选育提供了理论支持。

百合LiP5CS、LiGDH和LiOAT基因克隆及表达分析

为探究百合脯氨酸生物合成途径中部分相关基因的功能及其对非生物胁迫的响应,本研究以百合‘西伯利亚’作为试验材料,克隆了3个脯氨酸生物合成相关基因:Δ^(1)-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因(LiP5CS)、谷氨酸脱氢酶基因(LiGDH)和鸟氨酸氨基转移酶基因(LiOAT),分析其蛋白特性,并测定3个基因在百合不同组织、花不同发育时期以及失水和低温胁迫下的相对表达量和酶活性。结果表明,LiP5CS长度为1 068 bp,编码355个氨基酸残基;LiGDH长度为429 bp,编码142个氨基酸残基;LiOAT长度为870 bp,编码289个氨基酸残基。LiP5CS、LiGDH和LiOAT都含有特有保守motif,皆为脂溶性、亲水性的稳定蛋白,都具有磷酸化位点,3个蛋白在进化上具有一定保守性。表达分析发现,3个基因在百合鳞茎中的表达量最低,LiP5CS与LiOAT在根中的表达量最高,LiGDH在花中的表达量最高;在花蕾的不同发育时期中LiP5CS基因表达随发育呈下降趋势,而LiGDH与LiOAT表达呈升高趋势。在失水和低温胁迫下,LiP5CS、LiGDH和LiOAT的表达均被诱导升高,其中LiP5CS的表达量峰值出现较早,3个酶活性变化趋势与各自基因表达变化相似。本研究结果暗示百合切花中的谷氨酸途径是响应低温和失水胁迫的主途径,而鸟氨酸途径为辅助途径。