枇杷dxr基因克隆和其在果实成熟过程中表达研究

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1、枇杷DXR基因克隆和其在果实成熟过程中表达研究　　摘要：【目的】为了解枇杷（EriobotryajaponicaLindl.）1-脱氧木酮糖-5-磷酸（DXP）还原异构酶基因（DXR）的序列特点及其在果实成熟过程的表达特性，【方法】以不同类型枇杷品种‘早钟6号’（红肉）和‘白玉’（白肉）不同成熟阶段的果肉和果皮为试材，采用RT-PCR结合RACE法和qRT-PCR方法对DXR基因进行了克隆，并对其在枇杷果实成熟过程中的表达进行了分析，【结果】枇杷DXR基因的cDNA序列全长1743bp，编码473个氨基酸，蛋白质相对分子质量（Mw）

2、为51299.8Da，等电点（pI）为6.52（GenBank登录号：JX089590）。qRT-PCR分析表明，在枇杷果实成熟过程中，DXR在不同类型枇杷的不同时期表达不尽相同：在果皮中，‘早钟6号’品种的DXR基因在果实成熟的各个阶段的表现为表达量较为稳定，而在‘白玉’品种中，DXR基因的表达存在较为明显的先增加后降低的过程，其表达量在褪绿期达到最高。而在果肉中，无论是‘早钟6号’还是‘白玉’品种，DXR基因的表达从果实成熟过程中的未转色期到黄熟期表现为持续下降；到成熟期时，‘早钟6号’品种的DXR基因存在明显的上调现象，而在‘

3、白玉’9品种中则无此明显变化，【结论】DXR基因对于枇杷类胡萝卜素的合成没有限制作用，至少作用不明显。关键词：枇杷；果实；DXR；基因克隆；实时荧光定量PCR中图分类号：S667.3文献标志码：A文章编号：1009-9980？穴2013？雪04-0563-04在植物体内，异戊基焦磷酸（IPP）是类胡萝卜素合成途径中第一个较为直接的前体物质，而类胡萝卜素的生物合成所需的IPP绝大多数都来自质体2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（MEP）途径[1]。1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原异构酶（DXR）基因能催化1-脱氧木酮糖-5-磷酸（DXP

4、）先异构后还原转化成MEP；DXP除了用于合成萜类物质之外，还可以用于非萜类物质维生素B1和维生素B6的合成，但DXP一旦经DXR转化形成的MEP只能再转化成萜类物质，因此，DXR活性的高低决定了DXP用于萜类物质合成的比例，从而对类胡萝卜素的合成起到十分重要的作用。DXR基因首先在拟南芥中报道[2]，随后Carretero-Paulet等[3]研究指出：DXR基因由单基因编码，可在多种组织中广泛表达。近年来，在长春花[4]、玉米[5]、金鱼草[6]、银杏[7]、橡胶[8]等多种植物中先后克隆出了该基因。枇杷果实的主要色素是类胡萝卜

5、素，其含量与组成赋予果实不同的颜色。我们通过对枇杷的DXR基因的克隆、序列分析，并结合实时荧光定量PCR9技术对不同类型枇杷果实成熟过程中果肉和果皮DXR表达量进行检测，初步明确DXR的表达规律，从而为研究枇杷类胡萝卜素的积累与DXR基因的表达之间的关系提供依据。1材料和方法1.1材料1.2方法1.2.1枇杷总RNA的提取及DXR基因cDNA全长的获得枇杷总RNA的提取参照张玲等[9]的方法。以‘早钟6号’总RNA反转录产物为模板，进行PCR扩增。其中DXR基因保守片段的扩增引物参考金蓉[10]设计的引物。在获得DXR基因的保守片段

6、之后，分别采用3’RACE方法扩增3’末端序列，5’RACE采用同聚物加尾的方法进行。用天根公司的DNA回收纯化试剂盒对目的片段进行回收纯化，并与pMD19-T载体（TaKaRa）连接，转化E.coliDH5α，进行蓝白斑筛选。所有测序均由上海美吉生物有限公司完成。将所得保守片段、3’和5’片段序列进行拼接，重新设计特异引物，以‘早钟6号’总RNA反转录产物为模板扩增DXR基因cDNA全长。表1示DXR基因克隆所用引物。1.2.2基因生物信息学分析利用生物信息学软件BLAST比对分析，找出起始密码子、完整的开放阅读框、终止密码子、5

7、’非编码区、3’9非编码区和poly（A）尾巴；并通过DNAMAN软件，将核苷酸序列翻译成氨基酸序列，预测分析蛋白质基本理化性质，同时进行多重序列比对。2结果与分析2.1枇杷DXR基因的克隆和分析将枇杷DXR基因全长及其推导蛋白质与GenBank中的序列进行同源性比较，发现在氨基酸水平上，与玫瑰（AEZ53171.1）、毛果杨（XP_002318048.1）、橡胶树（ABD92702.1）、蓖麻（XP_002511399.1）、葡萄（XP_002282761.1）、番茄（NP_001234553.1）、烟草（ABH08964.1）、

8、金鱼草（AAW28998.1）、拟南芥（XP_002866510.1）等植物的氨基酸序列同源性都大于83%。其中与玫瑰（AEZ53171.1）DXR同源性最高，为92%。2.2DXR基因在枇杷果实不同阶段的转录水平分析3讨论在转DXR