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红肉猕猴桃花青素合成及运转相关基因的克隆及表达分析

满玉萍  
【摘要】:‘红阳’(Actinidia chinesis cv ‘Hongyang’)以其果实剖面色彩美观、风味独特成为备受消费者青睐的猕猴桃品种之一。红色是‘红阳’猕猴桃吸引消费者的关键特性,但在不同地区栽培的‘红阳’着色程度都不同。为阐明‘红阳’猕猴桃呈色不稳定的分子机理,本研究以四川省苍溪县中海拔(750米)地区、中国科学院武汉植物园两个栽培区不同发育期的‘红阳’猕猴桃及武汉栽培的不同果肉颜色的‘楚红’、‘金农2号’、‘庐山香’、‘湘麻6号’、‘金魁’为试验材料,对花青素含量与果实色泽之间的关系以及花青素生物合成途径相关基因表达模式进行了分析,主要结果如下: 利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)结合快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆了‘红阳’猕猴桃的1个UFGT (UDP glueose-flavonoid3-O-glucosyltransferase)基因和1个MYB(myeloblastosis)类转录因子基因的全长cDNA。序列分析显示,这两个基因都具有完整的开放阅读框,其中,UFGT基因的cDNA全长1802bp,包含一个1533bp的开放阅读框(ORF),编码510个氨基酸残基的蛋白质;MYB基因的cDNA全长962bp,包含一个666bp的开放阅读框(ORF),编码221个氨基酸残基的蛋白质。同源性分析表明,所克隆的这两个基因与其它物种中对应的花青素途径相关基因有很高的同源性,很可能参与花青素的生物合成并在其中起着重要作用。 利用Real-time PCR技术对花青素途径相关基因CHS(chalcone synthase)、CHI(Chalcone isomeras)、 F3H(flavanone3-hydroxylase)、 DFR(dihydroflavonol4-reductase)、LDOX(Leucoanthocyanidin dioxygenase)、UFGT、MYB及MRP(multidrug resistance–associated proteins)在不同栽培区‘红阳’果实、‘红阳’不同组织器官、不同果肉颜色的猕猴桃品种中的表达模式进行分析,结果显示: 在不同栽培区的‘红阳’果实中,除UFGT在武汉样品中的表达量较高外,其它花青素途径相关基因的转录水平与果实的花青素的积累相一致,在苍溪中海拔地区栽培的‘红阳’果实中的表达量明显高于武汉栽培区。在‘红阳’猕猴桃不同组织器官中,CHS、CHI、F3H、DFR、LDOX这几个处于花青素合成途径上游的结构基因在幼叶中有较高的表达,而在果肉中的表达量较低;UFGT仅在果肉中有较高的表达,在其它组织中的表达量较弱。表明这些结构基因的表达具有不同的组织特异性。MYB、MRP在幼叶、果肉这些着色较明显的组织器官中的转录水平较高,表明其表达模式与花青素含量密切相关。此外,同时对6个不同果肉颜色的猕猴桃品种进行对比分析,结果显示,UFGT只在红肉品种中有较高的表达量,具有明显的品种特异性;其它基因在不同果肉颜色的品种中均有较高的表达,不显示明显的品种特异性,推测这些基因在猕猴桃果实中可能扮演着多种角色,如可能催化花青素的积累,或者参与如类黄酮等其它支路途径等。阐明这些基因的功能,还需进一步做次生代谢产物的检测及深入研究。MRP在红色或者非红色果肉品种中均有较高的转录水平,推测MRP除了参与花青素的转运过程外,还行使着其它功能,如参与其它次生代谢产物的跨膜运输等。


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