生姜6-姜酚生物合成相关基因的克隆与表达分析

摘要

姜(Zingiber officinale)是药食兼用的高附加值特色经济植物.姜辣素是生姜的主要呈味物质和药用核心成分,6-姜酚则是姜辣素的主要成分.本研究以川渝特色姜品种竹根姜的根状茎为材料,采用液相色谱质谱联用(liquid chromatograph-mass spectrometer,LC-MS)技术检测姜辣素各主要成分的含量;克隆了6-姜酚生物合成途径苯丙氨酸氨裂解酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)、肉桂酸在肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase,C4H)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase,4CL)以及咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl-CoA-O-methyltransferase,CCoAOMT/CCOMT)4个酶基因的cDNA序列(GenBank No.MN887496,MN887498,MN887497,MN887499);利用qRT-PCR技术检测4个基因在竹根姜不同发育阶段的表达量;并对各基因的表达量与6-姜酚增量进行相关性分析.结果表明,6-姜酚在竹根姜播种后1个月材料中极速积累,并在后期发育阶段少量增加;PAL、C4H、4CL及CCoAOMT基因均在竹根姜播种后1～2个月高表达,与6-姜酚合成存在相关规律;相关性分析结果显示,在PAL、C4H、4CL、CCoAOMT等4个酶基因中,CCoAOMT的表达与6-姜酚合成存在显著正相关性(P<0.05),说明6-姜酚的合成存在阶段特异性,CCoAOMT基因与6-姜酚合成存在正向调控关系.该研究结果将为后期研究6-姜酚合成相关酶基因的功能提供重要基因资源.