三角褐指藻dxs基因克隆与诱导表达

为研究6种外源因素处理对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)基因表达的影响, 通过高通量转录组测序技术获得三角褐指藻dxs基因cDNA全长序列, 并对其进行生物信息学分析。研究结果表明, 三角褐指藻dxs基因cDNA全长2476 bp, ORF全长2193 bp, 编码730个氨基酸, 具有高度保守的ThDP结合位点和转酮醇酶结构域。三角褐指藻DXS蛋白为亲水性稳定蛋白, 相对分子质量(M_w)为79.31 kD, 理论等电点为6.65, 具有信号肽、跨膜区域、卷曲螺旋和TM-螺旋等。系统进化树分析结果表明, DXS蛋白进化树分为高等植物和藻类2个分支, 高等植物DXS蛋白进一步分为DXS1和DXS2两支, 藻类DXS蛋白聚类为3个分支, 分别为硅藻门、红藻门和绿藻门分支, 三角褐指藻聚类在硅藻门分支上。诱导表达调控结果表明, 三角褐指藻dxs基因受到茉莉酸甲酯(MeJA)、花生四烯酸(AA)、硫酸铈铵(ACS)、光合诱导素(PIF)、光合抑制剂(DCMU)和光质等6种外源因素的诱导调控。在100 μmol/L MeJA、62.5 mg/L AA、1.6 mg/L ACS、1.00 μg/L PIF、0.2 mg/L DCMU和紫光处理下, 三角褐指藻dxs基因表达量最高。在MeJA和光质处理下, 三角褐指藻dxs基因表达量与岩藻黄素含量变化趋势一致, 说明DXS是MeJA和光质等诱导子促进三角褐指藻岩藻黄素积累的关键酶之一。研究为进一步利用代谢工程手段提高藻细胞内岩藻黄素含量提供了良好的基因资源, 为深入探索三角褐指藻岩藻黄素合成的分子调控机制提供了一定的理论依据。