毛白杨二氢黄酮醇-4-还原酶基因PtDFR的克隆和特性分析

二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)是调控花青素合成的关键酶。DFR对底物的选择是决定植物中花色苷种类的重要因素,并在很大程度上决定花青素的比例,最终使植物呈现不同的颜色。此外,DFR基因家族中的不同成员对底物具有不同的催化效率,影响了植物中花青素的种类和含量,从而使植物组织或器官呈现不同的颜色。该文在分析已有毛白杨转录组数据的基础上,以毛白杨二氢黄酮醇-4-还原酶基因为研究对象,设计了一对PCR引物,以毛白杨基因组DNA为模板,通过PCR扩增获得了毛白杨DFR基因家族的1个成员,命名为PtDFR。测序结果表明,该基因序列全长为1 591 bp,包含6个外显子和5个内含子,CDS长度为954 bp,编码317个氨基酸,具有1个NADP(H)保守结构域。氨基酸序列相似性分析和进化分析表明,毛白杨与银白杨、毛果杨DFR的氨基酸相似性分别高达95.65%和94.21%,而与柑橘、枣、葡萄等7个物种DFR的氨基酸相似性达到82.14%～89.29%。转录组数据分析显示,PtDFR在不同组织器官中的表达量存在明显差异,萌动营养芽表达量最高,休眠营养芽最低,且不同时期雌雄花芽表达趋势相似,该研究结果将为深入探究PtDFR的功能奠定基础。     

高等植物二氢黄酮醇4-还原酶基因研究进展

花青素苷是影响植物花瓣呈色的重要色素,而花色是决定花卉观赏价值和商业价值的一个重要因素。在花青素苷的生物合成过程中,二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花青素苷生物合成下游途径中的第一个关键的酶。因此,DFR在高等植物花色的形成过程中发挥极其重要的作用,是形成花青素苷的一个非常重要的调控点。DFR对3种二氢黄酮醇底物具有选择特异性,但决定DFR底物特异性的分子机制目前仍不十分清楚。该文简单概述了花青素苷生物合成途径及其转录调控机制,并结合作者的工作重点综述了DFR的底物特异性以及克隆的DFR基因在植物基因工程中的应用。     

二氢黄酮醇 4 还原酶在花青素合成中的功能及调控研究进展

植物色素主要有花青素、类胡萝卜素和生物碱类色素三大类,其中花青素是决定大部分被子植物组织或器官颜色的重要色素。花青素通过类黄酮途径合成,该途径是生物学上研究较多且较为清楚的代谢途径之一。近年来的研究表明,在该途径中除了查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)、查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)和黄烷酮-3-羟化酶(flavanone-3-hydrolase,F3H)起着关键作用外,二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)对花青素的合成也至关重要。DFR可催化3种二氢黄酮醇和2种黄烷酮生成5种不同的花青素前体,且DFR基因家族不同成员对各个底物的催化效率不同,因此它在一定程度上决定着植物中花青素的种类和含量,从而影响植物组织或器官的颜色。该文对近年来国内外有关DFR在花青素合成过程中的生物学功能与调控,包括DFR的特征、作用机制和系统进化以及环境、转录因子和一些结构基因与DFR的关系等方面的研究进展进行了综述,以期为DFR今后的研究和利用基因工程改变植物组织或器官的颜色提供理论依据。     

牡丹二氢黄酮醇4-还原酶基因PsDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。本研究以牡丹品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹DFR基因cDNA全长,命名为PsDFR1,GenBank登录号为HQ283448。序列分析结果表明,PsDFR1全长1242bp,包含一个长为1095bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,包括多个保守的短链脱氢/还原酶家族的特征位点,属于NADB_Rossmann超家族。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,PsDFR1与葡萄、棉花、毛果杨、梨等植物的DFR相似性都在75%以上。实时荧光定量PCR分析表明,PsDFR1在花色素大量积累的花瓣中表达量最高,其次是萼片和雄蕊,再次是叶片,在心皮中表达量最低。     

朵丽蝶兰二氢黄酮醇4-还原酶基因DtpsDFR的克隆与表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reduetase,DFR)是花色素苷合成途径中的一个关键酶。该研究利用RT-PCR和RACE技术从朵丽蝶兰‘满天红’深红色花瓣中克隆获得一个DFR基因,命名为DtpsDFR。该cDNA序列全长1 286 bp,编码378个氨基酸。氨基酸序列分析表明,DtpsDFR编码的蛋白与Bromheadia fi nlaysoniana、文心兰、大花蕙兰、石斛兰等兰科植物的DFR蛋白同源性均在76%以上,含有1个FR_SDR_e特征结构域,存在NADPH结合基序和底物特异性结合基序,属于NADB_Rossmann超家族;系统进化树显示,DtpsDFR与Bromheadia fi nlaysoniana的DFR蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果显示,DtpsDFR基因的表达量随着花的发育逐渐降低,凋谢期微量表达;在花瓣、萼片中的表达量高于唇瓣,在叶片和根中微量表达。     

七彩红竹二氢黄酮醇4-还原酶基因IhDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是植物花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。依据七彩红竹转录组数据设计特异引物,采用ImPcR技术从七彩红竹中克隆获得了一个新的DFR基因cDNA全长,命名为IhDFR1（登录号为KF728205）。序列分析结果表明,IhDFR1基因cDNA全长945bp,编码314个氨基酸。生物信息学预测显示,该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,存在2个特异结合位点,属于非Asn／Asp型DFR酶,与禾本科植物中的DFR具有较高的相似性。对不同发育时期七彩红竹的IhDFR1基因进行时空表达的结果显示,只有在竹秆颜色呈现红紫色时,IhDFR1基因才有表达。以上结果初步显示IhDFR1蛋白可能作为一个重要的酶参与竹秆花色素苷的代谢调控,同时为进一步研究七彩红竹花色素苷产生的分子机理和综合开发利用奠定了基础。     

植物二氢黄酮醇4-还原酶基因的研究进展

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花青素合成途径的关键酶,在花色的修饰中起重要作用。我们简述了DFR基因及其调节基因的研究进展,构建的系统进化树体现了部分单子叶与双子叶植物间的亲缘关系与进化差异,阐述了DFR调控基因的调控机制及DFR基因的应用前景。     

心里美萝卜花青素合成酶基因RsANS克隆及花青素生物合成相关基因表达分析

花青素合成酶(ANS,anthocyanidin synthase)是植物花青素合成的关键酶,催化无色花色素转变成有色花色素。本研究从心里美萝卜HX12Q-49中克隆获得了花青素合成酶基因Rs ANS(Gen Bank登录号:KR262954)。该基因全长1137 bp,包含2个外显子和1个内含子;开放阅读框1071 bp,编码356个氨基酸。同源性分析显示Rs ANS蛋白与大白菜、甘蓝和芥菜ANS蛋白同源性较高。qRT-PCR表明Rs ANS在心里美萝卜5个不同发育时期均有表达,且在破肚期表达量最高。通过对花青素合成途径其他8个结构基因和3个调控基因表达进行分析,结果显示心里美萝卜中b HLH转录因子在不同发育时期的表达模式与Rs ANS、CHI、DFR和UFGT基本一致,即在破肚期的表达量最高;WD40转录因子的表达与CHS类似,其表达量在芽期、破肚期、膨大前期和膨大盛期逐渐上升,随后在成熟期下降。     

苦荞二氢黄酮醇4-还原酶的原核表达与多克隆抗体制备

苦荞二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)是花青素合成途径的关键酶。该研究以苦荞种子灌浆期cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆苦荞DFR编码基因,并将其连接到表达载体pET47b上,转化获得苦荞DFR编码基因的大肠杆菌BL21(DE3)工程菌,通过IPTG诱导表达,用SDS-PAGE分析表达产物,用亲和层析方法纯化蛋白,制备苦荞DFR多克隆抗体。RT-PCR技术获得了苦荞DFR编码基因的开放阅读框,重组表达载体经PCR和测序鉴定,表明表达载体构建成功,SDS-PAGE分析表达产物分别以可溶和不可溶的形式高效表达,亲和层析纯化得到融合蛋白,Western blotting显示,制备的多克隆抗体能特异识别其对应的抗原,天然的苦荞DFR蛋白在苦荞种子灌浆期中大量表达。苦荞DFR编码基因的原核表达与多克隆抗体的制备,为进一步开展DFR编码基因功能的研究奠定了基础。     

葡萄风信子MaGT1基因的克隆及其表达分析

该研究以葡萄风信子(Muscari ameniacum)‘亚美尼亚’为试材,克隆了花青素合成途径过程中的类黄酮糖基转移酶基因MaGT1(GenBank登录号MK652470)。该基因开放阅读框全长1 338 bp,编码445个氨基酸,预测蛋白分子量为49.301 kD,理论等电点为5.40。结构分析显示,MaGT1蛋白具有PSPG保守结构域、UDP 糖基转移酶家族结构域和UDP 葡萄糖醛酸基/葡萄糖基转移酶保守域(UDPGT)。进化分析表明,MaGT1蛋白与油棕、海枣、葡萄亲缘关系相近,聚类于类黄酮糖苷糖基转移酶类分支,以UDP 葡萄糖/鼠李糖为主要糖供体。花青苷含量测定显示,花青苷仅在葡萄风信子着色的花中积累,在根、鳞茎和叶以及未着色的花蕾(S1)中几乎检测不到花青苷,且随着花的发育,花青苷含量不断增加,并在衰败期(S5)达到最高。荧光定量PCR分析表明,MaGT1基因的表达具有显著的时空特异性,并在花中优势表达,而在根、鳞茎和叶片中微量表达;在花发育不同阶段,MaGT1基因的表达量随着花发育不断增加,并在盛花期达到峰值。研究表明,MaGT1蛋白催化反应是花青素合成途径中的重要修饰步骤。该研究结果为进一步分析MaGT1基因在葡萄风信子花青素合成和调控中的功能提供了依据。     

云锦杜鹃苯丙氨酸解氨酶基因的克隆及功能分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalaninammo-nialyase,PAL)是植物香气化合物中苯甲酸甲酯合成途径的关键酶.为探究云锦杜鹃Rhododendron fortunei RhPAL基因的功能,利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE...     

春兰CgSEP3基因的克隆和表达分析

该研究采用RT-PCR和RACE技术从春兰(Cymbidium goeringii)中分离到1个SEPALLATA3(SEP3)基因。序列分析表明,该基因含有1个732bp的开放阅读框(ORF),共编码243个氨基酸。系统进化树分析显示,该基因是MADS-box基因家族AP1/AGL9组SEP的同源基因,其编码蛋白与其它植物SEP3类蛋白具有较高的一致性,命名为CgSEP3(登录号为KF924272)。实时荧光定量分析表明,CgSEP3在春兰花器官中均有表达,其中在唇瓣、侧瓣和萼片中的表达量较高,在子房和蕊柱中的表达量较低;而且CgSEP3在花发育各个时期都有表达,在1~2cm的花芽中表达量最高,在盛开的花中的表达量最低。研究认为,CgSEP3基因可能在春兰花瓣和萼片的形成过程中具有重要作用。     

单瓣与重瓣垂丝海棠花器官形态发育比较观察

为探究垂丝海棠重瓣花成花原因,该研究以单瓣垂丝海棠和重瓣垂丝海棠为实验材料,应用体式显微镜和扫描电镜观察垂丝海棠单瓣、重瓣品种花器官分化过程;解剖观察重瓣垂丝海棠大蕾期的花与盛开的花,统计其花器官的形态与数目;应用R语言对重瓣垂丝海棠的花瓣数目与其余各轮花器官数目进行相关性分析.结果显示:(1)单瓣和重瓣垂丝海棠的花器...     

Upregulation of a tonoplast-localized cytochrome P450 during petal senescence in Petunia inflata

Background  

Gene expression in Petunia inflata petals undergoes major changes following compatible pollination. Severe flower wilting occurs reproducibly within 36 hours, providing an excellent model for investigation of petal senescence and programmed cell death. Expression of a number of genes and various enzyme activities involved in the degradation and remobilization of macromolecules have been found to be upregulated during the early stages of petal senescence.     

光源或培养基成分对金花茶愈伤组织中DFR、LAR与PPO基因表达及总儿茶素含量的影响

该研究以富含儿茶素的金花茶愈伤组织为材料,对不同光源、激素、碳源及苯丙氨酸处理30 d的愈伤组织中DFR表达量、LAR表达量、PPO表达量与总儿茶素含量的变化情况及四者两两之间的相关性进行了分析.结果表明:这4个检测项目均对以上处理有显著的响应;在以上各因素处理下,DFR与LAR的表达模式十分相似,其相关系数处在0.710~0.889之间;在不同碳源处理下,PPO表达量与总儿茶素含量的变化呈显著负相关关系,其相关系数为-0.696;在不同苯丙氨酸添加量处理下,DFR与LAR表达量变化均与总儿茶素含量变化呈显著正相关关系,其相关系数分别为0.786和0.564;适宜儿茶素离体生产的金花茶愈伤组织增殖配方为附加4 mg·L-16-BA、0.6 mg·L-12,4-D、30 g·L-1蔗糖与0.6608 g·L-1苯丙氨酸的MS固体培养基,其总儿茶素含量可达40.11 mg·g-1 DW.以上研究表明,与茶树相似,在金花茶中DFR与LAR在儿茶素代谢过程中密切相关;PPO表达量升高导致金花茶儿茶素损失;添加适宜浓度的苯丙氨酸作为前体物质是提高愈伤组织中总儿茶素含量的有效措施.