调控葡萄酒石酸生物合成VvbHLH79基因克隆及表达分析

【目的】葡萄是典型的酒石酸积累型果实,酒石酸不仅影响葡萄果实的味道,还决定葡萄酒的色泽、口感、微生物稳定性和陈酿潜力,但调控酒石酸生物合成的转录因子及机制尚不明确。【方法】bHLH转录因子参与调控植物的生长发育、次生代谢和抗逆性等多种生物学过程,课题组前期筛选到1条与酒石酸生物合成相关的bHLH转录因子。研究以酿酒葡萄‘琼瑶浆’、‘马瑟兰’为试验材料,采用PCR方法从中克隆到与酒石酸含量相关的VvbHLH79转录因子,对其进行生物信息学和亚细胞定位分析;利用HPLC和qRT-PCR技术测定葡萄果实在不同发育时期的酒石酸含量和VvbHLH79的表达量;并构建植物表达载体,使用农杆菌介导的果梗侵染法瞬时转化葡萄幼果果实之后检测VvbHLH79的表达量和酒石酸含量,以明确VvbHLH79基因在葡萄果实中对酒石酸含量的作用,为进一步探究VvbHLH79在调控葡萄酒石酸生物合成的分子机制奠定基础。【结果】结果表明：（1）通过RNA-seq测序筛选获得1个葡萄VvbHLH79基因,该基因CDS序列全长831 bp,编码277个氨基酸,相对分子量为66.22kD,理论等电点为5.15,属于无信号肽和跨膜结构的不稳定亲水性蛋白;氨基酸序列第147-232位含有bHLH-SF保守结构域,属于bHLH转录因子家族;亚细胞定位在细胞核。（2）同源序列比对和系统进化树结果显示,葡萄VvbHLH79编码蛋白与河岸葡萄中的bHLH89编码的蛋白（登录号：XP_034699340.1）序列一致性最高,达到99.64%。（3）qRT-PCR分析表明,VvbHLH79随着‘琼瑶浆’果实的发育,相对表达量在降低,从座果期到成熟期降低了67.25%左右;HPLC测定结果显示,酒石酸的积累主要在葡萄果实转色之前,转色之后酒石酸含量就快速下降。（4）VvbHLH79在低酒石酸葡萄果实中瞬时过表达后使酒石酸含量显著升高,而将VvbHLH79在高酒石酸葡萄果实中沉默后酒石酸含量显著下降,证实了VvbHLH79基因正向调控酒石酸含量。【结论】研究推测,VvbHLH79转录因子可能在葡萄酒石酸生物合成通路中发挥作用。     

番茄SlMYB86基因的原核表达及缺氮胁迫下的表达分析北大核心CSCD

MYB转录因子参与植物细胞形态与模式建成、次级代谢的调控以及生物和非生物胁迫应答等反应。该研究采用RT-PCR方法扩增了番茄SlMYB86基因,并进行了聚类分析和保守域序列分析,构建原核表达载体和诱导纯化蛋白,利用qRT-PCR和Western blot检测SlMYB86在缺氮复氮下的表达水平,为深入探究番茄MYB86转录因子在缺氮胁迫下的功能奠定基础。结果表明:(1)番茄SlMYB86与番茄SlMYB26在进化树上属于同一分支,亲缘关系较近,且SlMYB86含有2个Myb_DNA-binding保守结构域,属于R2R3-MYB型转录因子。(2)qRT-PCR分析发现,SlMYB86基因在番茄根和叶中均有表达,缺氮胁迫下SlMYB86表达较对照显著增加。(3)成功构建pET-28a-SlMYB86原核表达载体并转化E.coli BL21(DE3),SDS-PAGE和Western blot结果表明,SlMYB86蛋白的最佳诱导条件为0.5 mmol/L的IPTG、37℃诱导8 h;目的蛋白相对分子量大约为41 kD,与预期大小一致,并获得较高纯度的SlMYB86原核蛋白。(4)将纯化的SlMYB86蛋白免疫小白鼠获得抗体,利用该抗体进行Western blot分析发现,番茄中SlMYB86蛋白在缺氮胁迫后表达上调,表明番茄SlMYB86基因参与了缺氮胁迫的应答。     

甘草GuWOX基因家族的鉴定与表达分析北大核心CSCD

WUSCHEL-related homeobox(WOX)转录因子是植物特有的转录因子,具有调控植物生长发育和非生物胁迫响应的作用。该研究通过生物信息学的方法对GuWOX基因家族进行分析,并利用qRT-PCR方法检测该基因家族在不同组织和非生物胁迫下的表达情况,利用RT-PCR方法克隆得到4个GuWOX基因。结果显示,(1)GuWOX基因家族共有16个成员,均含有保守的HD,为亲水性不稳定蛋白质;系统进化分析表明,GuWOX基因家族分为3个进化支(远古支、中间支和现代支);启动子序列中包括响应多种逆境和激素的顺式作用元件。(2)qRT-PCR结果显示,在侧根中GuWOX1的表达量最高,在茎中GuWOX15的表达量最高;GuWOX在盐、无磷和GA_(3)处理后不同时间段都有表达;干旱和ABA处理GuWOX15的表达模式相近,且在处理12 h时均上调表达。(3)成功克隆得到GuWOX1、GuWOX5、GuWOX6、GuWOX12基因,其长度分别为557 bp、707 bp、716 bp和578 bp,分别编码184、237、237和191个氨基酸。该研究结果表明,GuWOX基因参与甘草发育、对逆境胁迫的响应以及植物激素调节,为进一步分析GuWOX基因功能奠定了基础。     

小麦盐胁迫相关基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR方法,从小麦中克隆获得1个盐诱导小麦MYB类转录因子基因TaSIM（Triticum aestivum salt-induced MYB）,该基因cDNA全长1 213bp,具有1个831bp的开放阅读框,编码276个氨基酸,预测分子量约为29.903kD,等电点为10.12,推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。系统发生树分析表明,TaSIM与二穗短柄草XP₀03576185亲缘关系最近。半定量RT-PCR检测结果显示,TaSIM基因受盐胁迫诱导表达。亚细胞定位结果显示,TaSIM-hGFP融合蛋白定位于细胞核中。研究结果表明,小麦TaSIM基因编码的蛋白可能在细胞核内参与小麦对盐胁迫的应答反应。     

水曲柳2个PLT转录因子基因的克隆及表达分析

为初步探究水曲柳根发育中PLT转录因子的基因功能及遗传调控机理,以水曲柳转录组数据为基础,参考拟南芥AtPLT2和AtPLT3基因序列,通过PCR技术从水曲柳中克隆了两个PLT转录因子基因,通过同源比对将它们命名为FmPLT2和FmPLT3,分别编码532和497个氨基酸残基。生物信息学分析表明,其相对分子质量分别为59和55kDa,等电点分别为5.98和5.79,均为亲水性不稳定蛋白,均含有2个AP2保守结构域。系统进化分析结果显示,其与同属木犀科的油橄榄OePLT2和OeOLT3转录因子的同源性最高,亲缘关系最近。亚细胞定位预测显示,FmPLT2和FmPLT3蛋白都主要集中于细胞核中。通过qRT-PCR技术分析FmPLT2和FmPLT3在不同组织部位及生根期间的表达情况,结果表明:FmPLT2和FmPLT3具有相似的组织特异性表达,在根中表达含量均最高,在叶中的表达含量均最低;FmPLT2在生根期间的表达量变化极为显著,21天时的表达量是0天时的32倍,但FmPLT3的表达量变化并不显著,表明FmPLT2不仅在根发育中起重要作用,还可能参与细胞增殖和生长等多个发育途径。     

糜子抗旱节水相关基因PmMYB的克隆及表达分析

根据在糜子抗旱节水分子基础研究中获得的一个糜子MYB基因的EST序列, 以其序列及水稻MYB18基因的序列为基础设计引物, 扩增得到1 739 bp的全长基因组序列。序列分析表明, 其包含121 bp(347~467 bp)和93 bp(599~691 bp)的两个内含子, 3个外显子; 全长cDNA序列为1 525 bp, 其中3′非翻译区为212 bp, 5′非翻译区为41 bp, 编码区为1 272 bp, 共编码424个氨基酸, C-端存在一个丝氨酸(Ser, S)丰富区。该基因具有两个典型的MYB类转录因子基因的DNA结合区(DNA-binding domain), 分别为13~63、66~114位氨基酸, 属于典型的R2R3-MYB转录因子。对其与水稻、玉米、火炬松、拟南芥、辣椒、陆地棉、大麦及茄子等9种植物的MYB基因的R2、R3重复区的氨基酸序列多重比较, 表明R2R3重复序列在植物中具有较高的保守性; 基于氨基酸序列的编码区系统进化树分析表明, 不同植物的MYB基因遗传分化很大, 序列相似性为32%~84%, 其中糜子MYB基因与水稻的MYB18相似程度最高(84%), 与大麦和玉米的相似性分别为46%和41%。通过半定量RT-PCR对其表达模式分析表明, 该基因在水分胁迫和干旱后复水条件下上调表达, 与糜子抗旱节水紧密相关。该基因的克隆为进一步探讨利用该基因改良其他植物的抗旱节水性奠定了良好的基础。     

棉花GhWRKY44基因的克隆与表达分析

该研究以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选得到的WRKY基因片段为探针,通过电子克隆结合RT-PCR技术,从高抗枯萎病品种‘中棉所12’中克隆到1个与抗枯萎病相关的WRKY转录因子基因GhWRKY44(GenBank登录号KJ801807)。序列分析表明,GhWRKY44基因开放阅读框1 197bp,编码398个氨基酸,含有2个WRKY结构域及C2H2型锌指结构,属于棉花WRKY转录因子家族第Ⅰ类;系统进化分析显示,GhWRKY44基因与拟南芥AtWRKY44亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测该基因表达特性,结果发现枯萎病菌诱导后,GhWRKY44基因在抗病品种中优势表达,随处理后时间的推移,其表达量呈先增加后降低再增加的变化趋势,处理后3h时GhWRKY44基因表达量达到最大;而在感病品种中,GhWRKY44基因表达水平明显低于抗病品种,对病原菌响应时间也晚于抗病品种,处理后6h时GhWRKY44基因表达量才达到最大。水杨酸和茉莉酸均能诱导GhWRKY44基因的表达,水杨酸诱导后,GhWRKY44基因表达量迅速增加,且其表达量一直维持在一个较高水平;而茉莉酸诱导后,GhWRKY44基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,且其表达水平明显低于水杨酸诱导。研究表明,GhWRKY44基因可能参与了棉花对病原菌和激素胁迫的应答反应。     

山药Actin基因片段的克隆及表达分析北大核心CSCD

通过山药Actin基因的克隆和表达分析,为研究山药生长发育中肌动蛋白的作用及其他基因的表达和调控奠定基础。根据Gen Bank中已经公布的其他植物肌动蛋白基因(Actin)的保守序列设计一对简并引物,采用RT-PCR技术从山药块茎中分离出1个Actin基因cDNA片段,命名为DoActin。片段长度为1 091 bp,编码357个氨基酸,并提交Gen Bank(登录号:KU669295)。与NCBI核酸和蛋白质数据库序列比对,该序列与其他植物Actin基因核苷酸序列的同源性均在83%以上,氨基酸序列的同源性均在97%以上。进化分析结果显示,DoActin与海枣Actin-2、木本棉Actin-7的亲缘关系最近。实时定量PCR结果显示,DoActin在山药叶片、地上茎和地下块茎以及不同发育期的块茎和叶片中表达量相对稳定,表明其适宜作为山药的内参基因。     

葡萄VvBAP1基因的克隆及表达特性分析

以抗性葡萄品种‘F-242’组培苗为材料, 利用同源克隆法克隆了葡萄VvBAP1基因。测序结果显示, VvBAP1扩增片段大小为531 bp, 可编码176个氨基酸序列。利用生物信息学分析VvBAP1基因编码的蛋白序列显示, 该蛋白分子量为19.43 kDa, 含有保守的钙离子依赖性的C2结构域; 等电点pI为9.42; 不稳定系数为37.09, 推测为稳定的亲水性蛋白; 含有多个丝氨酸/苏氨酸磷酸化位点。实时荧光定量PCR表明, 该基因在根茎叶中均有表达, 其中在叶片中表达量较高; 盐胁迫、低温等逆境因子及逆境相关的信号物质, 如水杨酸和一氧化氮均可诱导VvBAP1的表达, 其中低温对其表达量影响更为显著, 推测该基因参与了葡萄抵御逆境胁迫的过程, 尤其是与低温相关的过程。     

葡萄WRKY18基因的克隆及表达特性分析

以抗性品种‘左优红’组培苗为材料,克隆得到WRKY18基因,测序结果显示:VvWRKY18基因片段大小为954 bp,编码317个氨基酸序列。生物信息学分析结果显示VvWRKY18蛋白分子量约为35.2416 k Da,等电点为8.22,不稳定系数为48.61,推测为不稳定蛋白;与已知的粳稻、高粱、毛果杨及拟南芥WRKY家族蛋白高度同源;亚细胞定位预测结果显示主要存在于细胞核中,属于第二类WRKY转录因子家族成员。实时荧光定量PCR分析显示,VvWRKY18在葡萄不同组织中均有表达,在花中表达量最高;多种逆境胁迫因子如盐、干旱和低温等诱导VvWRKY18上调表达,且在低温胁迫6 h时诱导表达量最高。另外,VvWRKY18受胁迫信号分子水杨酸、脱落酸、一氧化氮和过氧化氢诱导上调表达,且VvWRKY18在一氧化氮处理下的表达模式与低温诱导的类似,推测VvWRKY18可能通过调控一氧化氮信号分子代谢途径来调节葡萄对低温胁迫应答。     

胡萝卜低温胁迫转录因子DcICE1基因克隆与非生物逆境响应分析

植物ICE1基因是调控CBF基因表达的上游调控因子,在植物抵抗逆境胁迫中具有重要的作用。该实验以2个胡萝卜品种‘黑田五寸’和‘君川红’为实验材料,分别克隆出DcICE1转录因子基因,并通过荧光定量PCR方法测定了4种不同逆境胁迫下(4℃低温、38℃高温、0.2mol·L-1 NaCl及200g·L-1 PEG)DcICE1基因的表达情况,探讨DcICE1转录因子在植物抵抗非生物胁迫下的功能。序列分析显示,该基因全长1 458bp,编码485个氨基酸。2个胡萝卜品种的DcICE1基因在核苷酸水平上有2个位点的差异,分别为第139位的G/A和第475位的A/G,导致编码的氨基酸在第47位的E/K和第159位的N/D差异,该差异可能与DcICE1转录因子在2个不同品种应对逆境胁迫下的响应不同有关。胡萝卜DcICE1转录因子有一个保守的ICE1功能结构域。实时定量PCR检测DcICE1基因在不同逆境胁迫下的响应表明,低温(4℃)处理能明显地诱导DcICE1基因的表达,但盐(0.2mol·L-1 NaCl)和干旱(200g·L-1 PEG)处理下的诱导效果均不明显。     

甘蓝型油菜BnFLA基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从甘蓝型油菜中获得了1个类成束阿拉伯半乳聚糖蛋白基因(FLA),命名为BnFLA。BnFLA基因开放阅读框长为1 200bp,编码399个氨基酸,分子量为42 885.9Da,等电点为6.37。预测的BnFLA蛋白包含N-端信号肽、2个AGP-like结构域、2个fasciclin-like结构域和C-端GPI-anchor序列。系统进化分析表明BnFLA氨基酸序列与BrFLA17和AtFLA2进化关系较近,一致性分别为98%和87%。qRT-PCR分析表明,BnFLA基因在油菜各组织均有表达,并以下胚轴中表达量最高,其次为子叶,茎秆中表达最少;BnFLA基因的表达受到GA3、BR、IAA、ABA和NaCl的诱导,但受6-BA、蔗糖、低温和PEG抑制。研究认为,油菜中BnFLA基因可能参与激素信号转导途径和非生物胁迫应答。     

苎麻转录因子基因BnMYB3的克隆及表达分析

该研究采用RACE技术,从苎麻中克隆到1个MYB转录因子基因(BnMYB3)的全长cDNA序列(GenBank登录号为MF741320.1)。生物信息学分析表明,BnMYB3基因cDNA全长为1 216bp,包括900bp编码区序列,编码含有299个氨基酸的蛋白,其分子量约为33.63kD,理论等电点为9.16;该蛋白质含有2个典型的MYB结构域,属于R2R3-MYB。从苎麻基因组中克隆了BnMYB3基因1 681bp启动子序列,该序列包含ABRE、GARE-motif、CGTCA-motif和TGACG-motif等多个逆境相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR分析表明,BnMYB3为组成型表达基因,在茎和叶中的表达量显著高于根;BnMYB3基因能够响应镉胁迫,且表达量随镉胁迫处理时间和处理浓度的增加而显著上升。     

云杉NBS-LRR基因的克隆与表达分析

为深入研究NBS-LRR基因在川西云杉(Picea balfouriana)抗落针病过程中的分子作用机制,该研究根据GenBank数据库中其他植物NBS-LRR基因保守序列设计引物,利用RT-PCR技术,克隆云杉NBS-LRR基因全长cDNA序列(PbNBS-LRR),分析该基因及其编码蛋白的相关信息并进行基因表达研究。结果表明:(1)成功获得PbNBS-LRR基因的全长2 616 bp(基因登录号:MK044348),且包含一个2 508 bp的完整阅读框(ORF),共编码836个氨基酸,其氨基酸序列具有NBS-LRR类抗病基因典型的NB-ARC结构域和LRR结构域。(2)云杉PbNBS-LRR与北美云杉(Picea sitchensis)NBS-LRR类抗病蛋白相似性最高,达到98%;分子进化分析进一步表明,PbNBS-LRR与北美云杉NBS-LRR亲缘关系最近,其次为糖松(Pinus lambertiana)和火炬松(Pinus taeda)。(3)qRT-PCR分析表明,NBS-LRR基因在川西云杉、粗枝云杉(Picea asperata)和丽江云杉(Picea likiangensis)的根、树干韧皮部、嫩枝及针叶中均有表达,在川西云杉和粗枝云杉的根部以及丽江云杉的树干韧皮部中表达量最高;在落针病病原菌侵染川西云杉和粗枝云杉的初期(5月)以及丽江云杉的后期(9月),NBS-LRR基因的表达量最高,分别为对照的1.73倍、2.11倍和90.49倍,表明NBS-LRR基因参与了云杉落针病的防御反应。     

草莓生长素响应因子FvARF10和FvARF18基因的克隆及表达分析

该研究以森林草莓(Fragaria vesca)为试验材料,利用RT-PCR技术克隆草莓FvARF10、FvARF18基因全长cDNA序列。生物信息学分析表明,FvARF10、FvARF18基因开放阅读框(ORF)分别为2 056bp和2 100bp,编码685和699个氨基酸,预测其分子量和等电点分别为75.73、76.78kD和8.12、6.55。系统进化树分析表明,FvARF10与苎麻BnARF10聚为一个分支,FvARF18与桑树MnARF18聚集在一个分支上,进化关系较密切。亚细胞定位预测分析表明,FvARF10、FvARF18蛋白均定位于细胞核或细胞质中。启动子分析显示,FvARF10、FvARF18基因均具有多样化的激素应答元件。荧光定量PCR结果显示,FvARF10和FvARF18基因在草莓不同组织中均有表达,FvARF10在果实中表达较高,且在半熟果中表达量最高,而FvARF18在茎中相对表达量最高;外源激素IAA处理1h后,FvARF10和FvARF18基因受到强烈诱导均呈上调表达,而后渐恢复正常水平。研究结果表明,FvARF10和FvARF18基因可能参与草莓的营养生殖及果实的生长发育调控,且与生长素信号转导过程相关。     

赤霞珠葡萄果实苹果酸生物合成关键转录因子的筛选与鉴定

该研究以宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植区栽培面积最大的‘赤霞珠’为材料,在前期完成从果实形成至成熟不同发育时期的转录组测序以及关键有机酸含量测定基础上,进一步通过转录因子结合位点预测、差异表达基因分析、加权基因共表达网络关联分析(WGCNA),逐步筛选出与‘赤霞珠’果实苹果酸生物合成相关功能基因特异结合的、影响苹果酸生物合成的相应转录因子,并对其进行qRT PCR验证,以揭示这些关键功能基因及其关键转录因子在葡萄不同种植区、果实不同发育时期存在的相互调控作用机制,为以后培育优质酿酒葡萄提供新的理论依据与思路。结果表明：(1)GC/MS分析发现, ‘赤霞珠’果实在4个发育时期的延胡索酸和苹果酸含量变化趋势基本一致,两种酸含量均从果实硬果期到绿果期逐步升至最高(3.63和626.53 μg/g),之后缓慢下降,经转色期到成熟期后逐渐降至最低(2.14和244.26 μg/g),而草酰乙酸的变化趋势却相反,在硬果期含量最高(315.54 μg/g),经绿果期、转色期到成熟期逐渐降至最低值(126.11 μg/g)。(2)‘赤霞珠’果实发育时期样本转录组测序共获得可能与苹果酸生物合成途径12种功能基因结合的转录因子6 411个,其中延胡索酸水化酶(FH)的3个功能基因有86个转录因子,苹果酸脱氢酶(MDH)的10个功能基因有717个转录因子。(3)转录组测序数据及其与有机酸含量WGCNA关联结果的Veen分析确定了‘赤霞珠’果实成熟过程中与苹果酸生物合成相关度最高的3个FH基因(VIT_14s0060g01700、VIT_13s0019g03330、VIT_07s0005g00880)、2个MDH基因(VIT_10s0003g01000、VIT_13s0019g05250)及相应的18个关键转录因子。(4)qRT PCR验证及相关性分析表明, FH基因VIT_13s0019g03330与其转录因子VIT_01s0011g06200、VIT_08s0056g01230以及MDH基因VIT_13s0019g05250与其转录因子VIT_06s0004g04960、VIT_10s0003g02070的表达水平与苹果酸的积累存在显著正相关关系,推测这4个关键转录因子可能通过调控功能基因的转录,综合影响‘赤霞珠’果实苹果酸的生物合成。     

欧李DAM5基因的克隆及表达分析

休眠相关MADS-box(DAM)基因在植物芽休眠诱导过程中发挥重要作用。该研究以欧李‘农大4号’不同阶段的芽为材料,利用PCR技术,克隆获得ChDAM基因。ChDAM基因全长705 bp,编码234个氨基酸。多序列比对与结构域分析发现,ChDAM基因编码的蛋白具有典型的MADS-box结构域和K-box结构域,其氨基酸序列与桃的DAM5蛋白相似性较高。启动子分析发现,ChDAM5基因的表达可能会受到低温和脱落酸的调控。实时荧光定量PCR分析发现,ChDAM5基因的表达随着休眠诱导进程逐渐升高。研究推测,ChDAM基因在诱导欧李芽休眠中发挥关键作用,为后续深入的代谢途径研究奠定了基础。     

茶树CsMYB123转录因子的克隆及表达特性研究

该实验以茶树品种‘紫娟’为试验材料,利用RT-PCR方法,从茶树cDNA中克隆得到一个R2R3-MYB型基因(CsMYB123)。生物信息学分析显示,CsMYB123基因的开放阅读框为915bp,编码304个氨基酸,蛋白分子量约34.07kD,理论等电点为8.69,含有2个保守的MYB结构域,编码1个R2R3-MYB蛋白;CsMYB123蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)MYB转录因子家族第五亚组的AtMYB123亲缘关系最近;CsMYB123属于亲水性蛋白,无N端信号肽,可能定位于细胞核上。荧光定量PCR分析表明,CsMYB123基因在茶树各组织的表达量大小依次为:一芽一叶第二叶第三叶第四叶老茎嫩茎,且在一芽一叶中的表达量是嫩茎的15.68倍;但CsMYB123的表达受IAA、ABA、ETH和GA3的抑制。花青素含量检测显示,茶树‘紫娟’各组织中花青素的含量高低依次为:第二叶一芽一叶第三叶第四叶嫩茎老茎,且第二叶和一芽一叶的含量分别为老茎的15倍和11倍。研究发现,CsMYB123基因在茶树‘紫娟’的新稍中高水平表达,且其表达模式与不同组织中的花青素含量呈较好的正相关关系,推测CsMYB123基因与茶树花青素合成的调控相关。     

石榴赤霉素合成相关基因PgKO的克隆及表达分析

该研究以‘红玉石籽’(Punica granatum cv.Hongyushizi)石榴为试验材料,采用RT-PCR和RACE技术,从石榴花中克隆得到赤霉素合成关键酶——内根贝壳杉烯氧化酶(KO)基因,命名为PgKO(GenBank登录号为MG208017)。PgKO全长cDNA为1 729bp,包含1 542bp开放阅读框(ORF),编码513个氨基酸,相对分子量为141.16kD,理论等电点为4.9。多重序列对比显示,PgKO与苹果MdKO、白梨PcKO、葡萄VvKO的相似性分别为61.28%、64.56%和73%,并且具有CYP450结构域(脯氨酸富含域、氧还原位点和血红素结合域)。系统进化树分析表明,PgKO与其他物种的起源相同,并与桉树EgKO的亲缘关系最近。荧光定量PCR发现,在石榴蕾期和盛花期,PgKO基因的表达量均为筒状花高于钟状花,且PgKO基因在两种花型的子房、花药、花萼中均有表达,但筒状花中子房的表达量最高,花萼的表达量最低;钟状花中花药的表达量最高,子房的表达量最低。