桑树花青素合酶基因的克隆与信息学分析

花青素合酶ANS是花青素合成过程中的一个关键限速酶。本文利用同源克隆、RT-PCR从桑椹中克隆出花青素合酶(MaANS)基因,并进行生物信息学分析和组织特异性表达分析。通过染色体步移法获得的MaANS基因的5′端和3′端,获得基因全长1535bp,由2个外显子和1个内含子组成,包含完整CDS区域为1077bp,编码358个氨基酸,与来源于草莓、甘薯、苹果、沙梨的ANS基因同源性均达到80%以上。MaANS编码的蛋白质属于2-酮戊二酸双加氧酶家族。MaANS在进化树中的位置与草莓最近,与苹果、沙梨次之。组织表达分析表明,MaANS基因在幼叶和成熟果实中高水平表达,表明该基因的表达具有组织特异性,为研究桑树果色的形成原因和表达调控奠定了基础。

桑树二氢黄酮醇-4-还原酶和花青素合酶基因在桑椹中的表达谱及其与花青素含量的关系

二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)和花青素合酶(ANS)是植物花青素生物合成途径的2个重要酶类。从鲁桑品种育711号植株中克隆得到MmDFR和MmANS基因,生物信息学分析表明,MmDFR基因的ORF长度为1011 bp,编码336个氨基酸,预测蛋白质分子质量为3951 kD,等电点为534;MmANS基因ORF的长度为1077 bp,编码358个氨基酸,预测蛋白质分子质量为42.23 kD,等电点为5.25;MmDFR和MmANS蛋白的氨基酸序列有很高的保守性。qRT-PCR检测结果表明,MmDFR和MmANS在不同桑种质成熟桑椹中的表达丰度存在显著差异,在同一品种中随着果实成熟,基因的表达水平逐渐提高。结合对桑椹花青素含量的检测,表明桑椹花青素含量与MmDFR和MmANS基因的表达量呈正相关,推测MmDFR和MmANS在桑椹花青素合成途径中具正向调控作用。

金荞麦花青素合酶基因的克隆及其表达与花青素量的相关性研究

目的获取金荞麦花青素合成途径关键酶花青素合成酶(anthocyanins synthase,ANS)基因的全长序列,并进行序列分析;对花期金荞麦ANS基因在各组织中表达水平与花青素量的相关性进行分析。方法利用同源克隆技术获得ANS基因cDNA序列;采用半定量RT-PCR对ANS表达量进行分析;采用分光光度法测量花青素量。结果金荞麦ANS基因cDNA包含一个1 077 bp的ORF,编码358个氨基酸,命名为FdANS。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白与其他植物ANS蛋白氨基酸序列同源率较高。FdANS在花期金荞麦不同组织中的表达量分析表明,其表达量花>叶>茎>根,花青素量为花>叶>茎>根。结论在金荞麦中首次获得ANS基因的cDNA序列,编码蛋白具有ANS同源蛋白的典型特征。FdANS基因在金荞麦根、茎、叶和花中的表达量与花青素量具有相关性。

百脉根花青素合酶基因(LcANS)的克隆及表达分析

花青素合成酶是牧草百脉根中原花青素合成途径的关键酶。在分析百脉根转录组基础上,采用RT-PCR从百脉根中首次克隆到花青素合成酶基因的全长编码c DNA序列,命名为Lc ANS。Lc ANS全长c DNA为1 098 bp,包含一个1 068 bp的开放读码框,编码355个氨基酸。生物信息学分析显示Lc ANS编码蛋白具有植物ANS典型的2OG-FeⅡ_Oxy氧化酶结构域,与豆科的红豆草、苜蓿、大豆等植物中同源ANS具有较高的序列一致性。Lc ANS蛋白定位于细胞质中,没有信号肽和跨膜结构域。实时荧光定量PCR结果表明,Lc ANS基因在百脉根不同组织器官中差异表达,在果荚和花中表达量最高,同时又可以响应ABA和低温的诱导。

毛白杨花青素合酶基因的克隆与特性分析

花青素合酶(anthocyanidin synthase,ANS)是植物中花青素合成代谢途径的关键酶之一,它可以催化无色花青素转化为有色花青素这一关键步骤。为了研究毛白杨花青素合酶基因功能并最终利用其进行叶色基因工程改良,在分析已有毛白杨转录组数据的基础上,设计了两对PCR引物,以毛白杨叶片基因组DNA为模板,采用PCR技术分离克隆了毛白杨ANS基因两个成员,命名为Pt ANS1、Pt ANS2。测序结果表明,基因序列全长分别为1 694 bp、1 820 bp,CDS长度均为1 083 bp,编码360个氨基酸,两者氨基酸序列一致性为88.3%,相似性达到91.9%。结构分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2均包含2个外显子和1个内含子,基因结构高度相似,二者氨基酸序列中均包含有1个2OGFe II_Oxy保守域,但分别定位于1号和3号染色体上。氨基酸序列同源性分析和进化分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2与可可、荔枝、葡萄和拟南芥的距离较近,具有较高的同源性。进一步的转录组数据分析显示,Pt ANS1和Pt ANS2在不同组织器官中的表达趋势十分相似,但两者的表达量存在明显差异,在各组织器官中Pt ANS2与Pt ANS1相对表达量比值为5~506,推测Pt ANS2基因可能在杨树色素合成及其他生理生化功能方面发挥着更重要的作用。这一重要发现将为进一步深入探究杨树花青素合酶基因的功能奠定良好的基础。