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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(X):1−9
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(X):1−9
CHEN X - Y, WU C - Y, HE H - H, et al. Cloning and Expression Analysis of 4CL Genes in Impatiens uliginosa [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(X):1−9
Citation: CHEN X - Y, WU C - Y, HE H - H, et al. Cloning and Expression Analysis of 4CL Genes in Impatiens uliginosa [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(X):1−9

滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析

基金项目: 云南省重大科技专项(202102AE090052);国家自然科学基金(32060364, 32060366, 31860230);园林植物遗传改良与高效繁育博士生导师团队(503210103)。
详细信息
    作者简介:

    陈心仪(1998−),女,硕士研究生,研究方向:风景园林植物资源与应用,E-mail:rhz1230@163.com

    通讯作者:

    黄美娟(1972−),女,博士,教授,研究方向:园林植物研究,E-mail:xmhhq2001@163.com瞿素萍(1972−),女,研究员,研究方向:花卉研究,E-mail:1035496319@qq.com

  • 中图分类号: S 681.1

Cloning and Expression Analysis of 4CL Genes in Impatiens uliginosa

  • 摘要:   目的  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Iu4CL基因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一定的理论和参考依据。  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(S1花苞期,S2始花期,S3盛花期和S4谢花期)中的表达情况进行分析。  结果  Iu4CL1Iu4CL2Iu4CL3Iu4CL4的cDNA全长分别为1620、1653、1698和1638 bp,分别编码539个、550个、565个和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,Iu4CL1Iu4CL2Iu4CL4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处于同一个大的分枝中,而Iu4CL3Iu4CL4处于另一个大的分枝中,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着重要作用。
  • 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 different flower colors and four different flower development stages of I. uliginosa

    图  2  滇水金凤Iu4CL基因的克隆

    Figure  2.  Cloning of Iu4CL genes from I. uliginosa

    图  3  滇水金凤Iu4CL基因的序列分析

    Figure  3.  Gene structure analysis of Iu4CL from I. uliginosa

    图  4  滇水金凤Iu4CL基因蛋白三级结构的预测

    Figure  4.  Protein tertiary structure prediction of Iu4CL from I. 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 Iu4CL 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 Iu4CL 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;不同字母表示在P=0.05水平下差异性显著

    Figure  7.  Relative expression of Iu4CL genes from I. uliginosa

    A: Relative expression analysis of Iu4CL genes in the blooming stages of four different flower colors; B: Relative expression analysis of Iu4CL genes in four different flower development stages of red flower organs; a,b is the minimum difference significance test result when P=0.05, and the difference between different letters is significant

    表  1  4种不同花色滇水金凤采集地信息

    Table  1.   Information of collection locations of 4 different colors from I. uliginosa

    颜色
    Color
    采集地
    Locality
    经纬度
    Latitude and
    longitude
    海拔
    Altitude/米
    白色
    White
    昆明市阿子营
    Aziying,Kunming
    25.340095,
    102.777743
    2113
    粉色
    Pink
    昆明市阿子营
    Aziying,Kunming
    25.340095,
    102.777743
    2113
    红色
    Red
    昆明市捞鱼河湿地公园
    Laoyuhe Wetland Park,Kunming
    24.821983,
    102.769711
    1910
    深红色
    Deep Red
    昆明市石林大叠水风景区
    Dadieshui Scenic Spot,Kunming
    24.641711,
    103.194721
    1890
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    表  2  Iu4CL基因的引物序列

    Table  2.   Primer sequences of Iu4CL genes

    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.   Protein bioinformatics analysis of Iu4CL from I. uliginosa

    蛋白名称
    Protein
    name
    蛋白分子量
    Protein molecular
    weight(kD)
    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
    是否存在信号肽
    Presence or absence of
    signal peptides
    是否存在跨膜结构域
    Presence or absence of
    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

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