高肌醇南瓜种质筛选及肌醇合成相关基因克隆与表达研究

摘要

南瓜是含有多种功能代谢物包括降糖物质肌醇的功能蔬菜,然而富含肌醇的南瓜资源开发和研究较少.本研究采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析了30份中国南瓜和印度南瓜材料的果实肌醇和糖等代谢物,结果表明中国南瓜的肌醇和蔗糖含量普偏高于印度南瓜,而葡萄糖普遍低于印度南瓜,不同类型南瓜肌醇含量多样性不同,中国南瓜多样性优于印度南瓜,从中筛选到两个高肌醇材料Z8、Z11,其肌-肌醇(MI)单体含量高达25 mg/g干重.首次从南瓜中克隆了与肌醇合成相关的2类酶基因,即肌-肌醇-3-磷酸合成酶(MIPS)和肌醇单磷酸酶(IMP)基因,MIPS、IMP与其它物种的氨基酸序列均具有高度同源性.MIPS1在果实组织的表达高于绿色组织,MIPS2和MIPS3为绿色组织特异表达基因;IMP1和IMP2在种子和叶、茎中表达最高.MI单体在果实积累普遍高于其它组织并于20-23天达到最高,而MIPS1基因表达趋势与MI和D-手性肌醇含量变化趋势一致.盐胁迫、干旱、低温均可诱导MIPS1、MIPS2、MIPS3基因表达;盐胁迫、ABA、干旱可诱导IMPI表达,干旱可强烈诱导IMP2表达.综上所述,不同类型和品种的南瓜肌醇,单、双糖含量差异显著,肌醇合成相关酶基因具有明显表达组织特异性和逆境胁迫诱导特性,为进一步揭示南瓜果实肌醇合成机理提供理论依据.