紫心甘薯类黄酮-3-糖基转移酶基因及启动子的克隆与功能分析

【作者】 陆兆亮； 郭晋雅； 罗谊； 高峰；

【机构】 华南师范大学生命科学学院广东省植物发育生物工程重点实验室；

【摘要】 紫心甘薯(purple-fleshed sweet potato)是栽培甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]中具有独特遗传性状和经济价值的特色品种类型,其块根富含花色素苷(anthocyanin)。类黄酮3-O-糖基转移酶(UF3GT)是花色素苷合成的关键酶之一,其催化糖基转移反应,使花色素由无色转为有色,并提高了花色苷的稳定性和水溶性。本研究以紫心甘薯块根为材料,根据同源克隆的原理,采用RACE-PCR技术,获得了紫心甘薯uf3gt基因的全长cDNA序列,将其命名为IbUF3GT(GeneBank登录号:KF056329)。其开放阅读框(ORF)的长度为1359bp,编码453个氨基酸。氨基酸序列同源比对及进化树分析表明,IbUF3GT为植物类黄酮3-0-糖基转移酶基因家族成员。构建了IbUF3GT基因的植物超表达载体,用其转化拟南芥UF3GT基因缺失突变体,筛选获得了拟南芥转基因纯合体株系。表型观察和分析发现,转基因植株的叶子和茎的颜色变紫,其植株花青素含量高于突变体和野生型植株。表明,本文获得的IbUF3GT基因可编码具有功能的UF3GT蛋白酶。另外,本文通过TAIL-PCR技术克隆获得了长度为758bp的UF3GT基因的启动子序列,命名为pIbUF3GT。对其结构进行预测分析表明,pIbUF3GT中含有CAAT-box、TATA-box、光响应元件、赤霉素作用元件、水杨酸作用元件以及转录因子MYB和bHIH的调控结合元件等功能域。构建了pIbUF3GT全长及5’端缺失片段的GUS融合表达载体,瞬时转化烟草叶片后进行GUS显色反应分析。结果表明,pIbUF3GT具有启动子活性,可启动GUS基因的表达;pIbUF3GT的启动子活性关键区域大致在-27~-136bp之间。更多还原