灰毡毛忍冬Lm4CL基因克隆及表达分析

【目的】克隆灰毡毛忍冬4CL基因,分析其在不同组织间的表达水平及与绿原酸含量的相关性。【方法】以灰毡毛忍冬转录组4CL候选基因为参考,采用RACE技术克隆4CL基因全长,并对其理化性质、保守结构域等进行生物信息学分析;用荧光定量PCR方法分析其在不同组织、不同发育阶段的表达特性;采用HPLC法测定灰毡毛忍冬叶、茎和花中绿原酸含量;构建表达载体pCold-Lm4CL,转化大肠杆菌BL 21(DE3),IPTG诱导表达后SDS-PAGE检测。【结果】从灰毡毛忍冬中分离出两个4CL基因,分别命名为Lm4CL1和Lm4CL2,分别编码538和560个氨基酸;氨基酸序列分析表明,Lm4CLs包含4-香豆酸:辅酶A连接酶中的Box I和Box II保守结构域及大多数保守的活性位点,而Lm4CL2中的Box I和Box II有4个氨基酸发生改变;Lm4CL1是没有跨膜结构域的不稳定蛋白,Lm4CL2是有两个跨膜结构域的稳定蛋白。系统发育分析表明,这两个同源基因处于不同的类别,Lm4CL1属于Ⅰ类,Lm4CL2属于Ⅱ类。通过建立三维结构模型分析了Lm4CL蛋白的结构特征,为了解Lm4CL的结构特征提供了基础信息。表达模式分析结果表明,Lm4CL1基因在不同组织、不同发育阶段的表达水平与Lm4CL2基因明显不同。基因表达量与绿原酸含量相关性分析显示,Lm4CL1基因的表达量与绿原酸含量呈负相关(r=-0.63),Lm4CL2基因的表达量与绿原酸含量呈正相关(r=0.94)。SDSPAGE结果显示,Lm4CL1蛋白的大小与预测的蛋白相对分子质量基本一致。【结论】推测Lm4CL1基因与灰毡毛忍冬木质素的合成有关,Lm4CL2基因与灰毡毛忍冬的绿原酸合成有关。