滇龙胆环烯醚萜氧化酶基因和香叶醇10-羟化酶基因启动子的克隆和功能预测

【作者】 张晓东； 李彩霞； 赵静； 王连春； 王元忠；

【机构】 玉溪师范学院资源环境学院分子生物学实验室； 云南省农业科学院药用植物研究所；

【摘要】 滇龙胆(Gentiana rigescens)为云南道地药材,其主要药效成分为龙胆苦苷等环烯醚萜类化合物,其在叶和茎等绿色器官中合成,在根中累积。但目前存在的问题,一是滇龙胆野生资源由于人为连年采挖,导致野生资源濒危;二是现有的滇龙胆品种产量低、品质不高、抗病性较差、适宜种植范围较小。2013年6月,云南省启动了龙胆草航天育种工程,目标是选育高产、优质、高抗、适宜机械化生产和不同海拔种植的龙胆草品种,且使龙胆草干燥根龙胆苦苷含量达10%以上。现代分子生物学手段为植物育种提供了新的思路和手段。通过研究关键酶基因及其启动子,能够为新品种选育及通过生物技术手段生产主要药效成分奠定基础。环烯醚萜氧化酶(Gr IDO)和香叶醇10-羟化酶(Gr G10H),是龙胆苦苷生物合成途径中的关键酶,对环烯醚萜类的生物合成其重要作用。本课题组通过RT-PCR技术分别克隆到Gr IDO基因和Gr G10H基因,通过genome walking技术克隆到它们的启动子。Gr IDO基因启动子长720 bp,通过Plant CARE网站对该序列进行分析,结果表明,该启动子主要包含4个与光响应有关的元件(2个Ibox、1个CATT-motif和1个chs-CMA2a)、2个Me JA响应元件(CGTCA-motif和TGACG-motif)、1个ABA响应元件(ABRE)、1个热胁迫响应元件(HSE)、1个MYB结合位点(MYB Binding Site)和一个防御胁迫响应元件(TC-rich repeat),这表明滇龙胆Gr IDO基因的表达,不仅受光、Me JA、ABA、热刺激的诱导调控,同时还与胁迫反应及MYB转录因子有关。Gr G10H基因启动子长820 bp,包含3个Me JA响应元件(TGACG-motif CGTCA-motif CGTCA-motif)、1个生长素响应元件(TGAelement)、水杨酸响应元件(TCA-element)、1个防御胁迫元件(LTR)、MYB结合光响应位点(MRE)、4个光响应元件(I-BOX,G-BOX、ATCT-motif、Box 4),表明该基因不仅受Me JA、水杨酸、光、生长素的调控,而且还与防御胁迫相关。下一步,将进行通过报告基因验证启动子功能,通过酶活分析基因和基因表达分析验证基因功能。更多还原