黄瓜叶绿素降解关键酶基因CsPAO的克隆与分析

该研究以黄瓜“津春2号”cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆得到黄瓜叶绿素降解关键酶(pheophorbide a oxygenase,PAO)基因(CsPAO),对其进行亚细胞定位观察,并采用实时荧光定量PCR技术和生物信息学技术,分析了CsPAO基因的表达模式及其编码蛋白的特性。结果表明:(1)CsPAO编码545个氨基酸,理论等电点为6.09,蛋白相对分子质量为61.02 kD。蛋白预测发现,黄瓜CsPAO属于不稳定蛋白,具有2个蛋白结合位点,且存在跨膜现象。(2)荧光定量PCR结果表明,CsPAO基因表达响应水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和赤霉素(GA3)的调控,在高温(42℃)和低温(4℃)处理下CsPAO基因的表达量显著上升并达到最高,但黑暗处理对CsPAO基因表达没有影响;在黄瓜不同组织中花的表达显著高于根、茎、叶、萼、须、果。(3)亚细胞定位结果表明,CsPAO蛋白定位于叶绿体内。(4)系统进化树分析显示,黄瓜CsPAO与葫芦科植物苦瓜、西葫芦、南瓜、笋瓜等亲缘关系较近。本研究结果为进一步揭示黄瓜叶绿素降解的分子机制奠定了基础。

姜荷花叶绿素降解酶基因PAO的分离及特征

姜荷花是国内新兴的一种热带花卉,其不育苞片尖端带有由叶绿素形成的绿色沉着,严重影响观赏效果.获得叶绿素降解关键酶基因信息有利于后期通过分子育种手段来改良苞片的颜色.为了获得叶绿素降解的关键酶基因PAO信息,本试验在前期通过姜荷花全长转录组测序获得大量转录组信息的基础上,进行筛选分析,获得了2条PAO基因,分别命名为PAO1和PAO2.PAO1基因(GenBank:MT077180),cDNA序列全长1794 bp,开放阅读框1611 bp(10 bp^1620 bp),编码一条536AA的氨基酸序列.PAO2基因(GenBank:MT077181),cDNA序列全长1843 bp,开放阅读框1611 bp(10 bp^1620 bp),编码一条536AA的氨基酸序列.PAO1和PAO2的氨基酸序列,仅存在4个氨基酸残基的差异.采用Blast,Translate tool(ExPASy),Clustal Omega,Find Conserved Domains(NCBI),ProtParam,TMHMM Server,SOPMA,SWISS-MODEL,ClustalX(1.81),MEGA4.1等预测和分析了这2个基因编码蛋白氨基酸的一级结构(包括氨基酸序列的组成、保守区、理化特征等)、二级结构、三级结构及分子系统进化关系.PAO1和PAO2的核苷酸与蛋白氨基酸序列与其他物种的PAO基因都具有很高的同源性,两者都包含PLN02518的保守区.分子系统进化分析表明,姜荷花的PAO1和PAO2组成的小类,与小果野芭蕉PAO(XP_009398041.1)的亲缘关系最为接近,然后与禾本科植物的PAO聚为一大类.本研究为后期通过分子手段改良姜荷花不育苞片的颜色提供基础,并为进一步丰富和探索叶绿素降解代谢理论提供铺垫.