红花檵木LcDRF1和LcDRF2基因克隆及亚细胞定位分析

摘要

【目的】克隆红花檵木二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)基因(LcDFR1和LcDFR2),并对其进行亚细胞定位,为揭示红花檵木花青苷的分子合成机理提供理论依据。【方法】基于红花檵木转录组数据,以红花檵木叶片cDNA为模板,RT-PCR克隆LcDFR1和LcDFR2基因开放阅读框(ORF)序列,利用生物信息学软件对其进行分析,并通过烟草叶片瞬时表达方法观察蛋白的亚细胞定位情况。【结果】克隆获得的红花檵木LcDFR1和LcDFR2基因ORF序列分别为1014和993 bp,分别编码337和330个氨基酸残基。LcDFR1与LcDFR2的氨基酸序列相似性为77%,二者与其他物种DFRs氨基酸序列的相似性均较高,其中与葡萄、山核桃、拟南芥等双子叶植物的DFRs氨基酸序列相似性为64%~84%,而与单子叶植物玉米和水稻的DFRs氨基酸序列相似性为58%~61%,表明不同物种DFRs氨基酸序列具有较高的保守性。在基于DFRs氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树上,LcDFR1与牡丹和芍药的DFRs聚为一类,而LcDFR2与烟草和番茄的DFRs聚为一类。结合前人研究结果推测LcDFR1和LcDFR2的氨基酸序列中均包含保守的NADP结合域和底物结合域。但三级结构预测结果均未预测到二者的底物结合位点,也未预测到LcDFR2的NADP结合位点。LcDFR1和LcDFR2亚细胞定位于细胞质,在细胞质中行使催化功能。【结论】LcDFR1和LcDFR2在红花檵木细胞质中催化花青苷物质的生物合成,但二者在进化过程中产生底物偏好性、催化能力等功能差异。