“普薯32号”中LCYb基因的克隆与序列分析

作为我国的一种重要粮食作物,甘薯在抵抗饥荒、保障粮食安全方面发挥着重要作用。近年来,对甘薯的营养和保健功效的研究越来越多,许多以甘薯为原料的新型食品被开发出来。β-胡萝卜素是甘薯中一种重要的生物活性物质,能够转化为维生素A,维持人类眼睛和皮肤的健康,从而改善夜盲症、皮肤粗糙的状况。番茄红素β-环化酶(LCYb)是参与β-胡萝卜素合成的关键酶。本研究从橘肉甘薯品种“普薯32号”中分离得到IbLCYb基因,并对其进行序列分析和编码蛋白的理化性质分析等。结果表明:IbLCYb基因的开放阅读框长度为1506 bp,编码501个氨基酸。该基因编码蛋白的相对分子质量为56.45kDa,理论等电点为8.02,属于亲水性非跨膜蛋白。系统进化分析结果表明:甘薯LCYb与三裂叶薯LCYb的亲缘关系最近。这些结果为进一步研究甘薯LCYb的功能以及调控β-胡萝卜素合成的机制提供理论基础。

黄秋葵番茄红素β-环化酶LCYB基因的克隆与分析

应用RT-PCR和RACE技术克隆得到cDNA全长1797 bp的黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)番茄红素β-环化酶基因LCYB,开放阅读框(ORF)包含1509个碱基;预测编码503个氨基酸,理论分子量(Mw)为56.288 kD,等电点(p I)为4.577;编码的蛋白与陆地棉(Gossypium hirsutum L.)、黄麻(Corchorus capsularis L.)和可可(Theobroma cacao L.)同源蛋白的相似性均在88%以上,显示其高度的保守性,将基因命名为HeLCYB,GenBank登录号为:KX257998。Motif Scan分析显示,蛋白氨基酸序列88~481位为HeLCYB保守结构域,并在88~113位含有1个FAD结合域。通过荧光定量PCR分析表明,HeLCYB基因在黄秋葵根、茎、叶、花和果荚中均有表达;叶片生长中以成熟叶中表达最高,果实发育中以花后7d高表达。建立与优化了黄秋葵类胡萝卜素超高效液相检测体系,结果显示黄秋葵中主要含有β-胡萝卜素和叶黄素。β-胡萝卜素在成熟叶中含量最高,果实以花后7 d含量最高,与HeLCYB基因的表达呈正相关。本研究揭示了HeLCYB基因表达和类胡萝卜素积累的特性,为开展黄秋葵类胡萝卜素分子调控机制研究奠定了基础。

Lcyb基因与辣椒红素合成的关系

β-胡萝卜素是辣椒红素的上游物质,Lcyb基因是调控β-胡萝卜素合成的一个关键酶基因,Lcyb基因与辣椒红素合成到底存在怎样的调控关系有待进一步研究。本文通过构建烟草脆裂病毒载体,运用VIGS技术敲除Lcyb基因,同时运用HPLC技术测定辣椒红素的含量,探讨Lcyb基因与辣椒红素合成的关系。结果表明,Lcyb基因敲除后不仅辣椒果色发生了变化,辣椒红素含量也大幅度的降低,表明Lcyb基因与辣椒红素的合成存在着一定的调控关系。

鸡爪槭ZDS和LCYB基因的克隆及其表达分析

为了解槭树叶片呈色的基因调控机理,本研究采取RT-PCR技术,以鸡爪槭‘黄金槭’叶片为材料,克隆得到ZDS基因和LCYB基因的c DNA序列,其在GenBank中的登录号分别为MF289487.1和MF289490.1。ZDS基因cDNA序列长1 902 bp,有一个1 707 bp的完整开放阅读框,共编码568个氨基酸。LCYB基因cDNA序列长1 745 bp,有一个1 527 bp的完整开放阅读框,共编码508个氨基酸。生物信息学分析表明:ZDS和LCYB蛋白质均为亲水性蛋白质,无信号肽和跨膜结构。进化树结果显示‘黄金槭’ZDS与番木瓜的亲缘关系较近,‘黄金槭’LCYB与甜橙和柚子的亲缘关系较近。定量分析结果显示,在不同叶色品种比较中,ZDS和LCYB基因均在黄色系品种‘黄金槭’中相对表达量较高;在不同时期比较中,ZDS和LCYB基因均在呈色期表达量最高;说明这2个基因在槭树黄色叶片发育过程中具有重要作用。