文献类型： 中文期刊

作者： 安飞飞 ¹ ; 罗秀芹 ¹ ; 陈松笔 ¹ ; 薛晶晶 ² ; 蔡杰 ¹ ;

作者机构： 1.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部木薯种质资源保护与利用重点实验室

2.中国热带农业科学院三亚研究院

关键词： 木薯;叶片;花青素还原酶(ANR);基因克隆;表达模式

期刊名称： 南方农业学报

ISSN： 2095-1191

年卷期： 2024 年 55 卷 011 期

页码： 3210-3220

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】对木薯花青素还原酶基因（MeANR）进行克隆及表达分析，为解析木薯叶片花青素生物合成的分子机制、叶色改良及新品种培育提供理论依据。【方法】以3种叶片颜色的木薯华南9号（SC9，绿叶）、花叶木薯（黄绿叶）和紫叶木薯（紫叶）为材料，测定其花青素含量和原花青素含量，并对MeANR基因进行克隆及生物信息学分析，采用实时荧光定量PCR检测MeANR基因在不同组织及激素处理下的表达模式，通过转基因酵母胁迫试验验证MeANR基因在不同激素处理下的表达情况。【结果】SC9、花叶木薯和紫叶木薯叶片中的花青素含量和原花青素含量均存在显著差异（P<0.05），其中紫叶木薯叶片的花青素含量最高，达444.59 ng/g，分别为SC9和花叶木薯的24.48和28.32倍。从3种叶片颜色的木薯叶片中分别克隆到1个MeANR基因，其编码区（CDS）序列为1041 bp，序列完全一致，但与Phytozome数据库中公布的ANR基因序列（登录号：Manes.16G016400）存在7个碱基差异。MeANR蛋白由346个氨基酸组成，属于稳定的非分泌型亲水性蛋白，二级结构主要由无规则卷曲（42.77%）和α-螺旋（37.28%）构成，延伸链和β-转角占比较小，亚细胞定位于叶绿体。MeANR基因在芽中的相对表达量最高，其次是叶片和花，在茎中的相对表达量最低。MeANR基因在不同激素处理下呈不同的表达模式，水杨酸（SA）处理后随着处理时间的延长，MeANR基因的相对表达量呈先下降后上升再下降的变化趋势，处理后24 h MeANR基因的相对表达量比处理0 h显著下降68%，而在脱落酸（ABA）和茉莉酸甲酯（MeJA）处理后MeANR基因的相对表达量总体上呈上升趋势，但ABA处理后24 h达峰值，MeJA处理后9h达峰值。在SA处理下转MeANR基因酵母菌的存活率低于对照（转pDR196空载体的酵母菌），而在ABA和MeJA处理下转MeANR基因酵母菌的生长情况优于对照。【结论】木薯叶片颜色深度与花青素含量存在正相关性。MeANR是木薯叶片花青素积累的负调控基因，具有明显的组织表达特异性，其表达受SA抑制，受ABA和MeJA诱导。