卷叶贝母1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因的克隆与表达分析

摘要

[目的]MEP途径是合成生物碱、萜类物质前体的重要途径之一,1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase (DXS)是MEP途径中的第1个限速酶.为了解卷叶贝母DXS的结构和功能特点,本研究利用分子生物学手段对其进行分析,以期为贝母生物碱合成途径研究打下基础.[方法]采用PCR技术克隆卷叶贝母FcDXS基因开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)序列,运用生物信息学方法对其进行序列分析,预测其潜在的功能.通过荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测FcDXS基因在野生状态(根、茎、叶、鳞茎)和组培诱导物(愈伤组织)中的表达情况.[结果]获得了2151 bp FcDXS基因ORF片段,编码716个氨基酸,并与NCBI公布的砂仁等植物DXS蛋白相似性达80％以上;在FcDXS蛋白的二级、三级结构预测中,得出FcDXS蛋白主要由α螺旋构成;qRT-PCR检测结果表明FcDXS基因在野生状态下鳞茎表达量最高,激素诱导状态的愈伤组织表达量则是野生鳞茎的5倍.[结论]FcDXS蛋白质特征区及同源性等生物信息学分析表明该蛋白的结构域较保守,结合荧光定量分析结果证明,FcDXS是一个有生物学功能且受激素诱导表达的蛋白质.本研究为后续利用基因工程手段提高卷叶贝母生物碱含量奠定了理论基础.