擎天凤梨苞片叶绿素代谢关键基因的分离及褪绿的分子机理

文献类型： 中文期刊

第一作者： 刘建新

作者： 刘建新;丁华侨;田丹青;王炜勇;刘慧春

作者机构：

关键词： 擎天凤梨;叶绿素;谷氨酰t RNA合成酶基因;尿卟啉原-Ⅲ合酶基因;脱镁叶绿素酶

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2016 年 49 卷 13 期

页码： 2593-2602

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】擎天凤梨是一种新潮花卉,其苞片在成花变色过程中常常伴随着绿色的逐渐消退。分离叶绿素生物合成与降解途径的关键基因,探索在苞片变色过程中叶绿素代谢的分子基础和机理,有助于解析呈色苞片中绿色退化的原因。【方法】通过c DNA文库构建及EST批量测序获得叶绿素合成关键酶:谷氨酰t RNA合成酶基因(glutamyl-t RNA synthetase,GTS)和尿卟啉原-Ⅲ合酶基因(uroporphyrinogen-Ⅲsynthase,UROS);通过同源克隆技术获得叶绿素降解关键酶:脱镁叶绿素酶(pheophytin pheophorbide hydrolase/pheophytinase,PPH)基因;通过采用透光系数法测量叶绿素含量、HPLC法测定类黄酮含量以及采用实时定量PCR法测定叶绿素代谢关键基因的基因表达模式,探索呈色苞片中绿色部分消失的分子机理。【结果】获得的GTS(Gen Bank:KP144289),序列长为1 140 bp,编译171AA的蛋白氨基酸序列,并存在Gln RS-cataytic core和Nt-trans superfamily保守区;获得的UROS(Gen Bank:KP144288)c DNA序列长为613 bp,编译188AA的蛋白氨基酸序列,并存在Hem D和Hem D Superfamily保守区;获得的PPH(Gen Bank:KP723523)c DNA序列长为266 bp,编译88AA的蛋白氨基酸序列,并存在Abhydrolase-6保守区。通过对不同变色阶段苞片的叶绿素、类黄酮含量测定以及叶绿素代谢相关基因的表达水平分析,可知苞片变色过程伴随着叶绿素含量的显著降低和类黄酮含量的明显增加,同时叶绿素合成相关的GTS和UROS表达水平也明显降低,而叶绿素降解关键酶基因PPH的表达水平在苞片变色初期显著上升,在变色完成后则降低到接近绿叶状态的最低水平。而作为对照材料的绿叶,其叶绿素含量是最高的,而类黄酮含量是最低的,同时叶绿素的合成相关酶基因表达量最高,而降解相关酶基因表达量最低,这与彩叶植物中叶绿素和类黄酮色素的表现较为一致。【结论】获得了擎天凤梨的叶绿素合成相关酶基因GTS和UROS以及降解关键酶基因PPH。由于叶绿素合成量减少,降解量显著增加引起叶绿素含量的降低,从而影响苞片变色过程中绿色的消退,并伴随类黄酮含量的增加。PPH在叶绿素的降解过程中起关键性作用。

分类号： S682.36

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