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过表达Vd F3′5′H2对刺葡萄细胞花青素组分积累的影响
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作者 郭奥琳 林俊璇 +7 位作者 赖恭梯 贺丽媛 车建美 潘若 杨方学 黄玉吉 陈桂信 赖呈纯 《中国农业科学》 北大核心 2025年第4期802-818,I0001-I0008,共25页
【目的】克隆花青素合成关键基因VdF3′5′H2,分析其调控刺葡萄(Vitis davidii Fo?x)细胞花青素生物合成及组分含量比例的作用,为构建高产花青素的刺葡萄细胞和定向调控目标花青素组分生物合成提供技术支撑和理论依据。【方法】以刺葡... 【目的】克隆花青素合成关键基因VdF3′5′H2,分析其调控刺葡萄(Vitis davidii Fo?x)细胞花青素生物合成及组分含量比例的作用,为构建高产花青素的刺葡萄细胞和定向调控目标花青素组分生物合成提供技术支撑和理论依据。【方法】以刺葡萄细胞为研究材料,克隆VdF3′5′H2并构建植物表达载体,将其转化刺葡萄细胞,通过抗性筛选结合荧光观察和PCR鉴定阳性细胞系;分析转基因刺葡萄细胞的表型,测定其花青素、黄酮类化合物和原花青素含量,并利用UPLC-MS/MS检测以花青素为主的代谢物组分;使用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析花青素合成相关基因的表达,并利用O2PLS法进行基因和差异代谢物的联合分析。【结果】VdF3′5′H2的ORF为1527 bp,编码508个氨基酸残基;VdF3′5′H2蛋白与同科植物具有较高的同源性,均包含CYP75保守结构域、血红素结合位点和3个特征保守基序;系统进化分析发现F3′H与F3′5′H聚在同一大分支,显示F3′5′H从F3′H的进化关系,VdF3′5′H2在进化上比VdF3′5′H1更原始;VdF3′5′H2亚细胞定位于细胞质。在过表达VdF3′5′H2的2个转基因刺葡萄细胞中,花青素、黄酮类化合物和原花青素含量显著高于野生型对照。过表达VdF3′5′H2不仅使刺葡萄细胞中花青素组分的数量增加,而且显著促进了VdF3′5′Hs催化支路的花青素合成,2个转基因细胞的飞燕草素类花青素含量比例分别增加到7.82%(T6)和14.32%(T10),矮牵牛素类分别增加到7.30%和10.16%,锦葵色素类分别增加到58.08%和42.30%,而野生型细胞中3类花青素的含量比例分别为1.92%、1.48%和8.49%;同时,2个转基因细胞中矢车菊素类和芍药花素类花青素含量比例大幅度下降。过表达VdF3′5′H2使刺葡萄细胞中PAL、CHS、CHI、F3H等基因表达量下调,而VdF3′5′H1、LDOX和UFGT表达量上调。基因表达与差异代谢物的联合分析表明,过表达VdF3′5′H2是通过调控花青素合成相关基因的表达进而调节不同种类花青素及其组分的合成与积累。【结论】过表达VdF3′5′H2显著促进刺葡萄细胞花青素生物合成与累积,通过调控基因表达改变花青素合成支路代谢流,进而调控刺葡萄细胞中花青素的组成和含量比例。 展开更多
关键词 刺葡萄 细胞培养 类黄酮3′5′-羟化酶 花青素 过表达
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刺葡萄STS基因克隆及其在不同光质下的表达水平
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作者 许恒 赖恭梯 +7 位作者 贺丽媛 李思雨 林俊璇 郭奥琳 赖谱富 车建美 陈桂信 赖呈纯 《福建农林大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期465-473,共9页
【目的】研究刺葡萄芪合酶(STS)基因的序列特征及其在不同光质处理下的表达水平,旨在为进一步解析STS基因通过响应光信号调控刺葡萄愈伤组织中白藜芦醇合成的分子机制提供依据。【方法】以刺葡萄愈伤组织为材料,利用逆转录PCR(RT-PCR)... 【目的】研究刺葡萄芪合酶(STS)基因的序列特征及其在不同光质处理下的表达水平,旨在为进一步解析STS基因通过响应光信号调控刺葡萄愈伤组织中白藜芦醇合成的分子机制提供依据。【方法】以刺葡萄愈伤组织为材料,利用逆转录PCR(RT-PCR)技术成功克隆获得了4个STS基因,对这些基因及其编码蛋白进行了生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测其在不同光质下和不同培养阶段的表达水平。【结果】成功地从刺葡萄愈伤组织中克隆获得了VdSTS5、VdSTS6、VdSTS20、VdSTS21共4个基因,均含1179 bp完整开放阅读框(ORF),编码392个氨基酸残基,预测其编码的是亲水性、无信号肽的细胞质定位蛋白,磷酸化修饰主要发生在苏氨酸和丝氨酸位点上,蛋白质的二级结构主要由α-螺旋、无规则卷曲和延伸链组成,STS与查尔酮合成酶(CHS)的蛋白质序列具有高度同源性。4个VdSTS的蛋白质序列在系统进化树上处于3个不同的大分支中,其中,VdSTS5与VdSTS21处在不同的分支中,而VdSTS6与VdSTS20聚在同一分支中,葡萄属不同种之间的STS蛋白质序列相似度高,推测其可能具有相同的功能。启动子顺式作用元件预测发现,4个VdSTS启动子含有多个光响应元件,还含有转录因子识别和作用元件、激素作用元件等。光质显著影响4个VdSTS的表达,在白光、红光、黄光和黑暗处理下,VdSTS的总体表达水平较高,而在绿光和紫光处理下,VdSTS的总体表达水平较低;同时,VdSTS对不同光质的响应不仅存在着基因间的差异,还存在不同培养阶段的差异,VdSTS5在培养后期强烈响应黄光的调控,VdSTS6、VdSTS20在培养中期对黑暗和红光的响应最强,VdSTS21则在培养中期强烈响应红光的调控,这些基因表达水平的变化影响着刺葡萄愈伤组织中白藜芦醇的合成。【结论】4个VdSTS对光质的响应存在差异,可能在响应不同光质调控中对刺葡萄愈伤组织白藜芦醇的合成起到重要作用。 展开更多
关键词 刺葡萄 愈伤组织 STS基因 基因克隆 光质 表达水平
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巨峰葡萄半乳糖醛酸转移酶基因GAUT克隆及在摘心处理下的表达分析
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作者 李思雨 赖恭梯 +5 位作者 贺丽媛 许恒 林俊璇 郭奥琳 陈桂信 赖呈纯 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期633-643,共11页
半乳糖醛酸转移酶(GAUT)是果胶合成过程的关键酶,对植物茎和叶的细胞壁等组织器官生长发育具有重要调控作用。为探究摘心处理下GAUT在葡萄茎和叶中的表达,以巨峰葡萄(Vitis labrusca×Vitis vinifera Kyoho)为材料,进行VvGAUTs克隆... 半乳糖醛酸转移酶(GAUT)是果胶合成过程的关键酶,对植物茎和叶的细胞壁等组织器官生长发育具有重要调控作用。为探究摘心处理下GAUT在葡萄茎和叶中的表达,以巨峰葡萄(Vitis labrusca×Vitis vinifera Kyoho)为材料,进行VvGAUTs克隆,利用生物信息学方法预测分析基因结构与功能,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其在巨峰葡萄摘心处理下的表达模式。结果表明,本研究克隆得到4个巨峰葡萄GAUTs,开放阅读框(ORF)长度分别为1056、1167、1038和1071 bp,分别编码351、388、345和356个氨基酸,与葡萄基因组相应基因序列同源性均达到98%以上,分别命名为VvGAUT1a、VvGAUT1b、VvGAUT3、VvGAUT4a。VvGAUT1a编码稳定蛋白,其余3个基因编码不稳定蛋白;VvGAUTs与纤维素、木质素和糖代谢等相关蛋白密切互作。VvGAUTs在不同摘心处理的巨峰葡萄茎、叶中表达模式差异显著,2叶摘心处理总体上抑制茎VvGAUTs基因表达,而VvGAUTs在叶中的表达呈现生长前期增强、生长后期受抑制的趋势。此外,在巨峰葡萄生长前期VvGAUT1a、VvGAUT1b和VvGAUT3在茎、叶的表达明显高于生长后期,而VvGAUT4a在巨峰葡萄茎生长后期表达增强,在叶中表达变化较平缓。综上,摘心调控巨峰葡萄VvGAUTs基因表达,可能在控制其茎、叶生长,平衡营养生长和生殖生长过程中发挥重要作用。本研究结果为探究摘心调控葡萄树体生长的分子机制提供了理论依据。 展开更多
关键词 巨峰葡萄 半乳糖醛酸转移酶 基因克隆 摘心 基因表达
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