不结球白菜类胡萝卜素裂解双加氧酶基因BrCCD4a的克隆及表达分析

摘要

为探究CCD基因在不结球白菜叶片类胡萝卜素调控中的作用,本试验以不结球白菜NN2108为试验材料,克隆获得BrCCD4a基因。应用生物信息学方法对BrCCD4a蛋白氨基酸序列、理化性质及CCD4基因亲缘关系等方面进行分析,利用亚细胞定位技术明确BrCCD4a基因的空间表达。此外,以3个不结球白菜品种HB02、SX04和NN2108为材料,测定叶片中类胡萝卜素含量及BrCCD4a基因的相对表达水平。结果表明,BrCCD4a含有1个长为1 797 bp的开放阅读框(ORF),编码598个氨基酸,其编码的蛋白质相对分子质量为65 860,等电点为6.42。氨基酸序列分析结果表明,BrCCD4a属于CCD蛋白家族成员,与甘蓝CCD4氨基酸序列相似度最高。系统进化结果也显示其与甘蓝的进化关系最近。BrCCD4a蛋白主要由无规则卷曲、延伸链构成,且不存在信号肽。亚细胞定位分析发现BrCCD4a定位在叶绿体上。不同不结球白菜品种叶片中叶黄素和β-胡萝卜素含量差异较大,HB02叶片中叶黄素含量最低,为1.14 mg/g, SX04叶片中叶黄素含量最高,达2.34 mg/g。NN2108叶片中β-胡萝卜素含量最高,达2.31 mg/g,是HB02含量的1.94倍。BrCCD4a在3个品种叶片中的相对表达水平趋势与β-胡萝卜素含量趋势一致,在NN2108叶片中表达量最高,在SX04中次之,在HB02叶片中表达量最低。本研究结果为探究BrCCD4a在不结球白菜叶片类胡萝卜素降解过程中的作用提供理论基础。