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滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析

陈心仪 吴成英 贺海皓 黄海泉 瞿素萍 黄美娟

陈心仪,吴成英,贺海皓,等. 滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析 [J]. 福建农业学报,2024,39(1):40−48 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2024.01.006
引用本文: 陈心仪,吴成英,贺海皓,等. 滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析 [J]. 福建农业学报,2024,39(1):40−48 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2024.01.006
CHEN X Y, WU C Y, HE H H, et al. Cloning and Expression of 4CLs in Impatiens uliginosa [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(1):40−48 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2024.01.006
Citation: CHEN X Y, WU C Y, HE H H, et al. Cloning and Expression of 4CLs in Impatiens uliginosa [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(1):40−48 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2024.01.006

滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2024.01.006
基金项目: 云南省重大科技专项(202102AE090052);国家自然科学基金项目(32060364、32060366、 31860230);云南省园林植物遗传改良与高效繁育博士生导师团队项目基金(503210103)
详细信息
    作者简介:

    陈心仪(1998 —),女,硕士研究生,主要从事风景园林植物资源与应用方向研究,E-mail:rhz1230@163.com

    通讯作者:

    瞿素萍(1972 —),女,研究员,主要从事花卉相关研究,E-mail:1035496319@qq.com

    黄美娟(1972 —),女,博士,教授,主要从事园林植物方向研究,E-mail:xmhhq2001@163.com

  • 中图分类号: S681.1

Cloning and Expression of 4CLs in Impatiens uliginosa

  • 摘要:   目的  4-香豆酰-CoA连接酶(4CL)作为苯丙烷类代谢途径的关键酶之一,对花青素合成起着重要作用。探究滇水金凤4CL基因(命名为Iu4CL)对滇水金凤花色调控的分子机理,为其花色调控及花色育种提供参考依据。  方法  以滇水金凤为材料,采用RT-PCR技术分离克隆Iu4CL1Iu4CL2Iu4CL3Iu4CL4基因,并对其生物信息学进行分析;通过qRT-PCR技术对4CL基因在4种不同花色(白色、粉色、红色和深红色)及其4个不同花发育时期(花苞期S1、始花期S2、盛花期S3和谢花期S4)中的表达情况进行分析。  结果  Iu4CL1Iu4CL2Iu4CL3Iu4CL4的cDNA全长分别为1620、1653、1698、1638 bp,分别编码539、550、565、545个氨基酸;其中Iu4CL1Iu4CL2分别含有2个和4个内含子,Iu4CL3Iu4CL4没有内含子。生物信息学分析表明,Iu4CL1、Iu4CL2和Iu4CL4为稳定蛋白,Iu4CL3为不稳定蛋白;4个基因均为无信号肽疏水性蛋白;Iu4CL2有3个跨膜结构,其余3个基因均不存在跨膜结构;Iu4CL基因4个拷贝均属于AMP结合酶超级家族和腺苷酸形成域I类超级家族。同源性分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝均与喜马拉雅凤仙花的同源性最高;且Iu4CL1Iu4CL2处于同一个大的分支中,而Iu4CL3Iu4CL4处于另一个大的分支中,推测可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝在4种不同花色和4个不同花发育时期的滇水金凤花器官中均有表达,其中Iu4CL1Iu4CL3基因在白色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高;Iu4CL2基因在红色花器官S3(盛花期)阶段表达量达到顶峰;Iu4CL4基因在深红色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高。  结论  Iu4CL基因可能在滇水金凤花青素生物合成中发挥重要作用。
  • 图  1  4种不同花色滇水金凤及4个不同花发育时期

    Figure  1.  Four colors and 4 development stages of I. uliginosa flowers

    图  2  滇水金凤Iu4CL基因克隆

    Figure  2.  Cloning of Iu4CL genes from I. uliginosa

    图  3  滇水金凤Iu4CL基因序列分析

    Figure  3.  Sequences of Iu4CLs from I. uliginosa

    图  4  滇水金凤Iu4CL基因蛋白三级结构的预测

    Figure  4.  Predicted tertiary structures of Iu4CLs fromI. uliginosa

    图  5  滇水金凤Iu4CL的同源氨基酸序列比对

    Figure  5.  Homologous amino acid sequence alignment of Iu4CLs from I. uliginosa

    图  6  基于滇水金凤Iu4CL氨基酸序列构建的系统进化树

    Figure  6.  Phylogenetic tree based on amino acid sequence of Iu4CLs from I. uliginosa

    图  7  滇水金凤Iu4CL基因相对表达量

    A:Iu4CL基因在4中不同花色盛花期的相对表达分析;B:Iu4CL基因在红色花器官的4个不同花发育时期的相对表达分析;不同字母差异显著(P<0.05)。

    Figure  7.  Relative expressions of Iu4CLs from I. uliginosa

    A: Relative expressions of Iu4CLs in S3 for I. uliginosa of different flower colors; B: Relative expressions of Iu4CLs at 4 flower development stages of red I. uliginosa; a and b: data with different letters indicate significant difference at (P <0.05).

    表  1  4种不同花色滇水金凤采集地信息

    Table  1.   Information on collection locations of I. uliginosa of different flower colors

    颜色
    Color
    采集地
    Locality
    经纬度
    Latitude and
    longitude
    海拔
    Altitude/m
    白色
    White
    昆明市阿子营
    Aziying, Kunming
    102°45′36″ E,
    25°19′12″ N
    2113
    粉色
    Pink
    昆明市阿子营
    Aziying, Kunming
    102°45′36″ E,
    25°19′12″ N
    2113
    红色
    Red
    昆明市捞鱼河湿地公园
    Laoyuhe Wetland Park,
    Kunming
    102°46′12″ E,
    24°49′99″ N
    1910
    深红色
    Deep Red
    昆明市石林大叠水风景区
    Dadieshui Scenic Spot,
    Kunming

    103°12′ E,24°39′36″ N
    1890
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    表  2  Iu4CL基因引物序列

    Table  2.   Primer sequences of Iu4CLs

    引物名称
    Primer name
    引物序列
    Primer sequence(5′-3′)
    用途
    Purpose
    4CL1-FATGGAGAAATCTGGCTATGGAAG全长克隆
    Full Length Clones
    4CL1-RAGTGGGCTTTACAGCTTGGAC
    4CL2-FCTTGTCAGCTATGGCGCATAAC
    4CL2-RCCTAAAGCTTCGAGATAGCAAGC
    4CL3-FATGTTGTCGATTCAAACAAACCAG
    4CL3-RTTAGGAAGCAAGTAATTTGGCTCG
    4CL4-FATGGAGGCGGCTAATGCTAAG
    4CL4-RGTTAAAAATGACCAGCAACTAATC
    4CL1-FCGTGTTATGCAGGGGTACGGqRT-PCR
    4CL1-RTGGAGACAGAGCCTTGGAAC
    4CL2-FTGTTGGGTCCGATTCCGATG
    4CL2-RAACGGAGAGACAGACGATGG
    4CL3-FATGCTGAGGGATGGCTACAC
    4CL3-RGTGGCACCTGAAACCCTTTG
    4CL4-FATCCAGTCGTTCCCGACGAATAC
    4CL4-RCGGCATCTCAATTTCATCCACC
    Actin-FTGAATGTCCCTGCTGTTTG
    Actin-RACCTTCCGCATAACTTTACC
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    表  3  滇水金凤Iu4CL蛋白生物信息学分析

    Table  3.   Bioinformatics of Iu4CLs from I. uliginosa

    蛋白名称
    Protein
    name
    蛋白分子量
    Protein molecular
    weight/kDa
    总原子数
    Total atomic
    number
    分子式
    Molecular
    formula
    理论等电点
    Theoretical
    isoelectric point
    疏水系数
    Hydrophobic
    coefficient
    不稳定指数
    Instability
    index
    信号肽
    Signal peptides
    跨膜结构域
    Transmembrane domains
    4CL159.328428C2675H4254N700O780S198.1595.0635.01
    4CL260.138540C2703H4308N712O800S178.4094.3136.40
    4CL361.608775C2787H4439N711O821S175.67102.8143.51
    4CL459.848466C2678H4268N698O795S275.4597.1438.56
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-12
  • 修回日期:  2023-11-27
  • 网络出版日期:  2024-01-25
  • 刊出日期:  2024-01-28

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