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不结球白菜花青苷合成负调控基因BrcLBD39的克隆和表达分析及其对外源6-BA的响应.pdf

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不结球白菜花青苷合成负调控基因BrcLBD39的克隆和表达分析及其对外源6-BA的响应.pdf

南 京 农 业 大 学 学 报 2018,41149-56 http//nauxb.njau.edu.cnJournalofNanjingAgriculturalUniversity DOI10.7685/jnau.201704035 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 收 稿 日 期2017-04-24 基 金 项 目 江 苏 省 农 业 科 技 自 主 创 新 项 目[CX151015]; 江 苏 省 科 技 支 撑 计 划 项 目BE2013429 作 者 简 介 董 慧 杰, 硕 士 研 究 生。 ∗ 通 信 作 者 胡 春 梅, 副 教 授, 研 究 方 向 为 蔬 菜 分 子 生 物 学 与 遗 传 育 种,E-mailjjjhcm@njau.edu.cn。 董慧杰, 侯喜 林, 韩 克, 等. 不结球白 菜花青苷合 成负调控基 因BrcLBD39 的 克 隆 和 表 达 分 析 及 其 对 外 源6-BA 的 响 应[J]. 南 京 农 业 大 学 学 报, 2018,41149-56. 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 负 调 控 基 因BrcLBD39 的 克 隆 和 表 达 分 析 及 其 对 外 源6-BA 的 响 应 董 慧 杰, 侯 喜 林, 韩 克, 张 志 硕, 胡 春 梅 ∗ 南 京 农 业 大 学 园 艺 学 院/ 作 物 遗 传 与 种 质 创 新 国 家 重 点 实 验 室, 江 苏 南 京210095 摘 要[ 目 的] 本 文 旨 在 探 究LBD39 基 因 在 不 结 球 白 菜 紫 色 和 绿 色 材 料 中 的 特 性 及 其 对 外 源6-BA 的 响 应, 为 花 青 苷 调 控 机 制 奠 定 理 论 基 础。 [ 方 法] 以 不 结 球 白 菜 紫 色 自 交 系NJZX1-3 及 其 绿 色 突 变 体NJZX1-0 为 材 料, 同 源 克 隆LBD39 基 因 的 全 长, 应 用 生 物 信 息 学 方 法 分 析 其 核 酸 和 蛋 白 序 列 及 其 进 化 关 系, 并 在 线 预 测 蛋 白 质 二 级 和 三 级 结 构。 采 用 外 源6-BA 处 理 后 测 定 叶 片 中 花 青 苷 含 量, 并 通 过 实 时 荧 光 定 量PCR 技 术 测 定 了LBD39 基 因 在 外 源6-BA 处 理 后 的 表 达 水 平。 [ 结 果] 在 2 个 不 同 材 料 中 克 隆 获 得 的LBD39 基 因 完 全 相 同, 序 列 长 为876bp, 包 含 编 码 区 长 为699bp 及 非 编 码 区 长 为177bp。 其 编 码 区 序 列 含 有1 个 长 为696bp 的 开 放 阅 读 框ORF, 编 码232 个 氨 基 酸, 将 该 基 因 命 名 为BrcLBD39。 亚 细 胞 定 位 预 测 该 蛋 白 分 布 在 细 胞 核 中, 蛋 白 相 对 分 子 质 量 为25.3010 3 , 等 电 点 为8.85。 进 化 树 分 析 表 明,BrcLBD39 蛋 白 序 列 与 大 白 菜 BraLBD39 相 似 性 为100%, 其 次 与 油 菜 和 甘 蓝 关 系 最 近, 相 似 性 分 别 为99% 和93%。 外 源6-BA 处 理24h 以 后 紫 色 材 料 NJZX1-3 叶 片 中 花 青 苷 含 量 均 高 于 对 照, 而 绿 色 突 变 体 叶 片 基 本 不 含 花 青 苷;BrcLBD39 基 因 在2 个 材 料 中 具 有 相 似 的 表 达 模 式, 即 先 下 降 后 上 升 而 后 又 下 降, 其 中 在 处 理 后48h 时BrcLBD39 基 因 表 达 量 急 剧 增 加, 在 紫 色 和 绿 色 材 料 中 增 量 分 别 为 74.84% 和49.87%。 此 外,BrcLBD39 表 达 量 在 绿 色 材 料 中 明 显 高 于 紫 色 材 料。 [ 结 论] 不 结 球 白 菜 中 花 青 苷 负 调 控 基 因 BrcLBD39 既响应 外 源6-BA, 又 与 叶 片 中 花 青 苷 的 积累 密 切相 关, 在 花青苷 的生物 合成 过程中 起着 重要的 调控 作 用。 关 键 词 不 结 球 白 菜;LBD39; 同 源 克 隆; 序 列 分 析; 基 因 表 达 中 图 分 类 号S634.3 文 献 标 志 码A 文 章 编 号1000-2030201801-0049-08 Cloningandexpressionanalysisofanthocyaninsnegativeregulatory factorBrcLBD39anditsresponsetoexogenous6-BA innon-headingChinesecabbage DONGHuijie,HOUXilin,HANKe,ZHANGZhishuo,HUChunmei ∗ CollegeofHorticulture/StateKeyLaboratoryofCropGeneticsandGermplasmEnhancement, NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China Abstract[Objectives]TheaimofthestudyistoinvestigatethecharacteristicofLBD39generesponsiveto6-BAinnon-heading Chinesecabbage,providingthetheoreticalbasisoftheregulationofanthocyanins.[Methods]Inthisexperiment,thefulllengthof LBD39genewasclonedfromtwomaterialsofnon-headingChinesecabbage,thatwasthepurpleself-lineNJZX1-3anditsgreenmutant lineNJZX1-0.Thegenesequencesandproteinsequenceswereanalyzedbybioinformatics,andtheecondarystructureandtertiary structureofBrcLBD39proteinwerepredictedonline.Thematerialsweretreatedby6-BA,andtheexpressionlevelofLBD39was determinedbyquantitativereal-timePCRandthetotalanthocyaninscontentwasalsomeasured.[Results]Thestudyindicatedthatthe sequencesofthetwocDNAcloneswerecoincidentcompletely,withafull-lengthof876bp,includingthecodearea699bpandthe noncodearea177bp.TheopenreadingframeORFofthecodeareaofLBD39was696bpinlengthandencoded232predicted aminoacids,designatedasBrcLBD39.Subcellularlocalizationpredictedthattheproteinwasdistributedincellnucleus.Themolecular weightofBrcLBD39was25.3010 3 andpIvaluewas8.85.TheBrcLBD39proteinhad100%identitiestoBraLBD39,andsharedthe mostcloserelationshipwithBrassicarapa,thenBrassicanapusandBrassicaoleracea,withtheidentitiesof99%and93%,respectively. Withthetreatmentof6-BA,totalanthocyaninscontentinthepurpleself-lineNJZX1-3increasedandwerehigherthanthatofcontrol after24h,however,anthocyaninswereabsentinthegreenmutantlineNJZX1-0.Atthesametime,BrcLBD39expressedinthetwo differentself-lineswithsimilarexpressionpatterns,whichdeclinedfirstandthenrosesignificantlyandthenfellagain.Theexpression 南 京 农 业 大 学 学 报 第41 卷 ofBrcLBD39increasedtothemaximumat48h,withtheincrementof74.84% and49.87% inthepurpleandgreenmaterials, respectively.Furthermore,theexpressionlevelofBrcLBD39inNJZX1-0washigherthanthatinNJZX1-3.[Conclusions]Thenegative regulatorygene BrcLBD39 was responsive to exogenous 6-BA and had close relation with the accumulation of anthocyanins in non-headingChinesecabbage,itsuggeststhatthegenemightplayakeyregulatoryroleinanthocyaninsbiosynthesis. Keywordsnon-headingChinesecabbage;LBD39;homology-basedcloning;sequenceanalysis;geneexpression 不 结 球 白 菜Brassicarapassp.chinensis 是 一 类 十 字 花 科 蔬 菜, 其 营 养 丰 富, 深 受 人 们 喜 爱。 紫 色 不 结 球 白 菜 是 近 年 来 培 育 的 新 品 种, 叶 片 呈 紫 色, 富 含 花 青 苷。 花 青 苷 是 一 种 水 溶 性 色 素, 广 泛 存 在 于 植 物 液 泡 中, 使 植 物 呈 现 出 不 同 的 色 彩, 且 具 有 协 助 植 物 抵 抗 生 物 胁 迫 和 非 生 物 胁 迫 的 作 用 [1] 。 花 青 苷 不 仅 对 植 物 本 身 有 重 要 的 作 用, 对 人 类 健 康 也 有 非 常 重 要 的 医 疗 保 健 功 能, 具 有 抗 氧 化 和 抗 癌 作 用 [2-3] 。 花 青 苷 生 物 合 成 的 调 控 主 要 是 通 过 转 录 因 子 对 结 构 基 因 转 录 水 平 的 调 节 来 完 成 的。 其 中 正 调 控 基 因 主 要 包 括R2R3-MYBv-mybavianmyeloblastosisviraloncogenehomology、bHLHbasichelix-loop-helix 和 WD40 类 转 录 因 子, 以 三 元 转 录 调 控 复 合 体BMW 激 活 结 构 基 因 来 促 进 花 青 苷 的 生 物 合 成 [4] 。 负 调 节 基 因 主 要 有 两 类 一 类 是 转 录 因 子R3-MYB [5] , 另 一 类 是 受 氮 或 硝 酸 盐 诱 导 的LBDlateralorganboundary domain 转 录 因 子 家 族, 包 括LBD37、LBD38 和LBD39 基 因 [6-7] 。 目 前, 对 花 青 苷 合 成 调 控 因 子 的 研 究 大 多 集 中 在 正 调 控 因 子R2R3-MYB、bHLH 和WD40 类 转 录 因 子 上, 对 负 调 控 基 因 特 别 是LBD39 基 因 的 研 究 较 少。 本 试 验 以 紫 色 叶 自 交 系NJZX1-3 及 其 绿 色 突 变 株 系NJZX1-0 为 材 料, 利 用 同 源 克 隆 的 方 法 分 离 得 到 BrcLBD39 基 因 的cDNA。 运 用 生 物 信 息 学 分 析 基 因 序 列, 比 较BrcLBD39 在2 种 不 同 材 料 中 的 相 对 表 达 量 以 及 外 源6-BA 对 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 的 影 响, 为 进 一 步 研 究BrcLBD39 基 因 的 功 能、 调 控 机 制 及 紫 色 不 结 球 白 菜 中 花 青 苷 合 成 的 分 子 调 控 机 制 奠 定 生 物 学 基 础。 1 材 料 与 方 法 1.1 试 验 材 料 供 试 材 料 不 结 球 白 菜 来 源 于 南 京 农 业 大 学 白 菜 系 统 生 物 学 实 验 室。 其 中 紫 色 叶 自 交 系NJZX1-3 经 秋 水 仙 素 诱 导 后 筛 选 出 可 稳 定 遗 传 的 绿 色 突 变 系NJZX1-0。 将NJZX1-3 与 绿 色 突 变 系NJZX1-0 杂 交 后 得 到 的F 1 代 全 为 紫 色,F 1 自 交 后 得 到 的F 2 后 代 植 株 中 紫 色 叶 与 绿 色 叶 的 比 例 约 为3∶1。 取 紫 色 叶 和 绿 色 突 变 植 株 自 交 系 植 株 作 为 试 验 材 料 图1。 将 种 子 用 蒸 馏 水 冲 洗 干 净, 室 温 催 芽3d 左 右, 播 种 至 穴 盘 并 移 至 温 室。 图1 不 结 球 白 菜 紫 色 自 交 系NJZX1-3 和 绿 色 突 变 系NJZX1-0 表 型 Fig.1 Thephenotypesofpurpleself-lineNJZX1-3andgreenmutantlineNJZX1-0ofnon-headingChinesecabbage 1.2 cDNA 的 合 成 用RNA 提 取 试 剂 盒TaKaRa 分 别 提 取NJZX1-3 和NJZX1-07 叶 期 叶 片 的 总RNA。 使 用PrimeScript RTReagentKit 反 转 录 试 剂 盒TaKaRa 合 成 第 一 链cDNA 用 于LBD39 基 因 克 隆。 用RNA 提 取 试 剂 盒 分 别 提 取 经6-BA 溶 液 处 理 后 的 不 结 球 白 菜NJZX1-3 和NJZX1-0 总RNA, 使 用PrimeScriptRTreagentKit withgDNAEraser 反 转 录 试 剂 盒TaKaRa 合 成 单 链cDNA。 1.3 不 结 球 白 菜LBD39 基 因 克 隆 利 用 大 白 菜 数 据 库BRAD,http//brassicadb.org/brad/ 中LBD39 同 源 基 因BraLBD39Bra017831 设 计 引 物 表1, 以 反 转 录 得 到 的 第 一 链cDNA 为 模 板。 PCR 总 体 系20μL 模 板1μL, 正、 反 引 物 各 1μL,2HiQPCRMIX10μL,ddH 2 O7μL。 扩 增 条 件 为95℃4min;95℃30s,56℃30s,72℃1min, 35 个 循 环;72℃10min。 扩 增 产 物 经15gL -1 的 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 分 离, 回 收 目 的 片 段, 经DH5α 转 化, 挑 0 5 第1 期 董 慧 杰, 等 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 负 调 控 基 因BrcLBD39 的 克 隆 和 表 达 分 析 及 其 对 外 源6-BA 的 响 应 选 阳 性 克 隆 菌 液 测 序。 表1 引 物 序 列 Table1 Primersequences 引 物 对 名 称Primerpairsname 引 物 对 序 列5′→3′Primerpairssequence 用 途Usage LBD39-F/R ATGAGTTGCAATGGATGTAGAGTTCT/ TTAAACAAAAAGGTTTAACAACTTTCTCT 扩 增 保 守 片 段 Fortheconservedfragment LBD39-S/A CTGTTCTTCGTGGTGGTA/GTAGAGTCATTGGAGGAGAT 检 测LBD39 的 表 达 FortheexpressionofLBD39 actin-A/S GTTGCTATCCAGGCTGTTCT/AGCGTGAGGAAGAGCATAAC 检 测 内 参 基 因 的 表 达 Fortheinternalcontrol 1.4 LBD39 基 因 序 列 及 其 蛋 白 的 生 物 信 息 学 分 析 用Bioxm2.6 软 件 查 找LBD39 基 因 的 开 放 阅 读 框ORF 并 推 导 其 氨 基 酸 序 列; 利 用 在 线 软 件ProtParam http//www.expasy.org/tools/protparam.html 分 析 基 因LBD39 编 码 蛋 白 质 的 氨 基 酸 组 成, 推 测 其 相 对 分 子 质 量 和 等 电 点; 利 用ProtScalehttp//web. Expasy. org/protscale/ 预 测 所 编 码 蛋 白 质 的 信 号 肽; 用 TMHMM2.0http//www.Cbs.Dtu.dk/services/TMHMM/ 和PSORThttp//psort.hgc.jp/form.html 分 别 对 其 跨 膜 结 构 域 和 亚 细 胞 定 位 进 行 预 测 分 析; 用NCBI 中 在 线 工 具SpecializedBLASThttp//www. ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi 和InterProhttp//www.ebi.ac.uk/interpro/ 分 析 其 编 码 蛋 白 的 结 构 域; 采 用ClustalX2 和GeneDoc 软 件 进 行 蛋 白 质 多 序 列 比 对, 用MEGA5.2 软 件 构 建 系 统 进 化 树; 通 过 在 线 软 件Predictproteinhttps//www.predictprotein.org/visual results req id=540263 和Phyre2http// www.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre2/html 分 析 其 蛋 白 质 序 列 的 二 级 结 构 并 进 行 三 级 结 构 建 模 预 测。 1.5 外 源6-BA 处 理 不 结 球 白 菜 待 不 结 球 白 菜 植 株 长 到7 叶 期 时, 叶 面 喷 施 质 量 浓 度 为30mgL -1 的6-BA 溶 液, 并 于 喷 前 及 喷 后6、 12、24、36、48、72 和84h 剪 取 叶 片0.1g, 置-80℃ 保 存 备 用。 每 个 处 理3 个 重 复。 为 了 增 强6-BA 的 吸 收 效 果, 喷 施 液 中 加 入0.4gL -1 的 吐 温80, 以 喷 施 等 量 清 水 加0.4gL -1 吐 温80 作 为 对 照。 喷 施 时 间 为 17001800。 1.6 不 结 球 白 菜 总 花 青 苷 含 量 的 测 定 总 花 青 苷 的 提 取 参 照 王 小 青 等 [8] 的 方 法 并 略 有 改 动。 取 冷 冻 干 燥 叶 片0.1g, 用 液 氮 研 磨 后, 加 入 1.5mL 酸 化 甲 醇 其 中 含 体 积 分 数 为3% 的HCl, 在 适 当 摇 晃 的 条 件 下 室 温 浸 提10h。 因 提 取 液 中 花 青 苷 见 光 易 分 解, 试 验 过 程 中 应 注 意 避 光 [9] 。 花 青 苷 含 量=A 530 -0.25A 657 /M, 其 中A 530 和A 657 表 示 花 青 苷 提 取 液 分 别 在530 和657nm 下 的 吸 光 值;M 表 示 叶 片 鲜 质 量g。 每 个 反 应 设3 次 重 复。 1.7 实 时 荧 光 定 量PCR 表 达 分 析 根 据 克 隆 所 得LBD39 基 因 的cDNA 全 长 序 列, 采 用BeaconDesigner7 软 件 设 计 正、 反 引 物 表1, actin 基 因 [10] 作 为 内 参。 试 验 参 照SYBR PremixExTaq TM ⅡTaKaRa 试 剂 盒 的 说 明 书, 采 用 标 准 的 两 步 法 程 序, 在7500 实 时 荧 光 定 量PCR 仪 美 国AppliedBiosystems 上 完 成 定 量 分 析。 反 应 体 系20μL 模 板 稀 释10 倍2μL, 正、 反 引 物 各0.4μL,SYBRPremixExTaq10μL,ddH 2 O7.2μL。 相 对 定 量 使 用 参 照 基 因 的ΔC T 法 [11] , 表 达 差 异 等 于2 -ΔΔC T ,ΔC T =C T 目 标 基 因 -C T actin 。 每 个 反 应 设3 次 生 物 学 重 复。 2 结 果 与 分 析 2.1 不 结 球 白 菜BrcLBD39 基 因 的 克 隆 及 序 列 分 析 分 别 以 紫 色 叶 自 交 系NJZX1-3 及 其 绿 色 突 变 系NJZX1-0 叶 片cDNA 为 模 板, 用 特 异 性 引 物 对 LBD39-F/R 扩 增 出 长 约900bp 的 扩 增 产 物。 通 过 基 因 克 隆 分 别 获 得NJZX1-3 和NJZX1-0 中LBD39 基 因 序 列。 测 序 结 果 图2 表 明, 克 隆 所 得LBD39 基 因 片 段 在2 个 自 交 系 中 大 小 一 致, 长 度 均 为876bp, 其 中 包 括 编 码 区CDS699bp, 非 编 码 区177bp184361, 其 编 码 区 序 列 含 有696bp 的 开 放 阅 读 框ORF, 编 码232 个 氨 基 酸, 将 克 隆 片 段 命 名 为BrcLBD39。 核 苷 酸 序 列 比 对 发 现BrcLBD39 编 码 区 序 列 与 大 白 菜 BraLBD39 的 完 全 一 致 图3。 2.2 不 结 球 白 菜BrcLBD39 蛋 白 的 特 征 分 析 BrcLBD39 蛋 白 等 电 点 为8.85, 蛋 白 相 对 分 子 质 量 为25.3010 3 , 氨 基 酸 组 成 中 丝 氨 酸Ser 所 占 比 例 1 5 南 京 农 业 大 学 学 报 第41 卷 图2 不 结 球 白 菜 中BrcLBD39 基 因 的 核 苷 酸 序 列 及 其 编 码 的 氨 基 酸 序 列 Fig.2 NucleotideacidanddeducedaminoacidsequencesofBrcLBD39fromnon-headingChinesecabbage ∗ 表 示 终 止 密 码 子。 ∗representsthestopcodon. 图3 不 结 球 白 菜BrcLBD39 和 大 白 菜 中BraLBD39 基 因 的 核 苷 酸 序 列 比 对 Fig.3 NucleotidesequencesalignmentofBrcLBD39geneinnon-heading ChinesecabbageandBraLBD39geneinChinesecabbage 最 大。 BrcLBD39 蛋 白 中 含 有 酸 性 氨 基 酸37 个, 碱 性 氨 基 酸30 个。 生 物 信 息 学 分 析 表 明BrcLBD39 蛋 白 位 于 细 胞 核 中, 为 亲 水 性 蛋 白, 无 跨 膜 区。 保 守 域 分 析 结 果 表 明,BrcLBD39 蛋 白 属 于DUF260 超 家 族。 运 图4 不 结 球 白 菜BrcLBD39 基 因 编 码 蛋 白 的 二 级 结 构 Fig.4 ThepredictedsecondarystructureofBrcLBD39proteininnon-headingChinesecabbageADNA 结 合 区 域;B 蛋 白 结 合 区 域;Cα- 螺 旋;D 延 伸 链;E 外 露 的 蛋 白 质;F 隐 藏 的 蛋 白 质。 ADNA-bindingregion;BTheproteinbindingregion;Cα-helix;DExtendedstrand;ETheexposedproteins;FTheburiedproteins. 用Predictprotein 软 件 预 测BrcLBD39 蛋 白 的 二 级 结 构 结 果 图4 显 示 该 蛋 白 含 有5 个DNA 结 合 位 点,40 个 蛋 白 质 结 合 位 点, 其 二 级 结 构 由25.25% 的α- 螺 旋、6.89% 的 延 伸 链 以 及72.86% 的 随 机 卷 曲 组 成。 此 外, 蛋 白 结 构 中 暴 露 在 外 的 氨 基 酸 占68.53%, 隐 藏 在 内 的 氨 基 酸 占23.71%, 其 余7.76% 的 氨 基 酸 居 中。 其 无 序 蛋 白 含 量 占68.10%, 表 明 该 蛋 白 结 构 灵 活 性 较 强。 预 测 的BrcLBD39 蛋 白 的 三 级 结 构 图5 与 其 二 级 结 构 预 测 结 果 基 本 相 符。 2 5 第1 期 董 慧 杰, 等 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 负 调 控 基 因BrcLBD39 的 克 隆 和 表 达 分 析 及 其 对 外 源6-BA 的 响 应 图5 不 结 球 白 菜BrcLBD39 蛋 白 三 级 结 构 的 预 测 Fig.5 ThepredictedtertiarystructureofBrcLBD39 proteininnon-headingChinesecabbageaα- 螺 旋α-helix;b 延 伸 链Extendedstrand;c 随 机 卷 曲 Randomcoils. 2.3 BrcLBD39 蛋 白 的 同 源 性 比 较 及 进 化 树 分 析 利 用BLASTp 对BrcLBD39 编 码 的 蛋 白 序 列 进 行 同 源 检 索, 结 果 图6 表 明,BrcLBD39 蛋 白 与 大 白 菜 XP 009138496.1 中 的LBD39 同 源 性 高 达100%, 其 次 与 油 菜CDY29564.1、 甘 蓝XP 013595574.1 的 同 源 性 较 高, 分 别 为99% 和93%。 利 用ClustalX 及 GeneDoc 软 件 对 包 括BrcLBD39 蛋 白 在 内 的7 个 物 种 的LBD39 蛋 白 序 列 进 行 多 重 比 对 分 析, 结 果 图6 显 示,DUF260 超 家 族 所 在 的 区 域 第3102 个 氨 基 酸 序 列 在 比 对 的 植 物 蛋 白 序 列 中 高 度 保 守, 表 明 BrcLBD39 编 码 的 蛋 白 可 能 与 其 他 物 种 的LBD39 蛋 白 具 有 相 同 的 功 能。 此 外, 由4 个 保 守 的 半 胱 氨 酸 残 基 组 成 的C-x2-C-x6-C-x3-C 基 序 也 存 在 于 LBD39 蛋 白 的 高 保 守 区 域 中。 图6 BrcLBD39 蛋 白 和 其 他 植 物 已 知LBD39 蛋 白 同 源 性 比 较 Fig.6 HomologousalignmentofaminoacidsequencesofBrcLBD39andLBD39inotherplants黑 框 第3102 个 氨 基 酸 序 列 表 示DUF260 超 家 族 所 在 的 高 保 守 区 域, 黑 框 第317 个 氨 基 酸 序 列 表 示C-x2-C-x6-C-x3-C 基 序,Δ 表 示 半 胱 氨 酸。 Ⅰ 不 结 球 白 菜;Ⅱ 大 白 菜XP 009138496.1;Ⅲ 油 菜CDY29564.1;Ⅳ 甘 蓝XP 013595574.1;Ⅴ 拟 南 芥 NP 195470.1;Ⅵ 亚 麻 芥XP 010437217.1;Ⅶ 琴 叶 拟 南 芥XP 002866941.1。 Blackbox3-102aminoacidsequenceindicatedthehighlyconservedareaoftheDUF260superfamily,blackbox3-17aminoacidsequence indicatedC-x2-C-x6-C-x3-C motif,Δ represents cysteine.ⅠBrassica rapa ssp. chinensis;ⅡBrassica rapa ssp. pekinensis XP 009138496.1;ⅢBrassicanapusCDY29564.1;ⅣBrassica oleraceaXP 013595574.1;ⅤArabidopsis thalianaNP 195470.1; ⅥCamelinasativaXP 010437217.1;ⅦArabidopsislyrataXP 002866941.1. 为 进 一 步 分 析BrcLBD39 蛋 白 与 其 他 植 物LBD39 蛋 白 之 间 的 进 化 关 系, 在 多 重 比 对 的 基 础 上, 利 用 软 件MEGA5.2 对 上 述 植 物 与 荠 菜XP 006282697.1、 天 蓝 遏 蓝 菜JAU10849.1、 山 葵XP 006411876.1 和 萝 卜XP 018458854.1 中 的LBD39 蛋 白 进 行 系 统 进 化 分 析。 由 图7 可 见LBD39 的 进 化 基 本 符 合 植 物 分 类 学 地 位, 且 具 有 明 显 的 种 属 特 性, 同 一 科 植 物 不 同 属 之 间 的 分 类 明 显, 同 属 植 物 在 进 化 树 上 处 于 同 一 分 支。 其 中, 拟 南 芥 属 的 拟 南 芥 和 琴 叶 拟 南 芥 聚 为 一 组; 同 为 芸 薹 属 的 大 白 菜、 油 菜 和 甘 蓝 聚 为 一 组; 而 不 结 球 白 菜BrcLBD39 与 同 属 的 大 白 菜BraLBD39 关 系 最 近, 聚 为 一 组, 其 次 与 油 菜 和 甘 蓝 关 系 较 近。 3 5 南 京 农 业 大 学 学 报 第41 卷 图7 BrcLBD39 蛋 白 与 其 他 植 物 中LBD39 蛋 白 的 系 统 进 化 分 析 Fig.7 PhylogeneticanalysisofBrcLBD39proteinandLBD39proteinsinotherspecies 2.4 外 源6-BA 处 理 后 不 结 球 白 菜 花 青 苷 含 量 的 变 化 由 图8 可 见 在 紫 色 材 料NJZX1-3 中 检 测 到 大 量 花 青 苷, 外 源6-BA 在 一 定 程 度 上 可 以 促 进 紫 色 不 结 球 白 菜 中 花 青 苷 的 积 累, 且 在 处 理24h 以 后 花 青 苷 含 量 均 高 于 对 照P0.01。 而 绿 色 材 料NJZX1-0 中 则 基 本 不 含 花 青 苷。 图8 外 源6-BA 处 理 下 不 结 球 白 菜 中 花 青 苷 含 量 Fig.8 Theanthocyaninscontentinnon-headingChinesecabbagewiththetreatmentofexogenous6-BA 不 同 大 写 字 母 表 示 在0.01 水 平 上 差 异 极 显 著。 下 同。 Thedifferentcapitallettersaresignificantlydifferentat0.01level.Thesameasfollows. 图9 外 源6-BA 处 理 下 不 结 球 白 菜 中BrcLBD39 基 因 相 对 表 达 量 Fig.9 TheexpressionlevelofBrcLBD39geneinnon-headingChinesecabbage withthetreatmentofexogenous6-BA 2.5 外 源6-BA 处 理 后 不 结 球 白 菜BrcLBD39 基 因 的 表 达 分 析 由 图9 可 见BrcLBD39 基 因 在NJZX1-3 和NJZX1-0 中 的 表 达 水 平 不 同 但 具 有 相 似 的 表 达 模 式, 即 先 降 低 后 急 剧 升 高,48 h 时 表 达 量 达 到 最 高 而 后 又 急 剧 下 降。 在NJZX1-3 中,6-BA 处 理 后,12 h 时 BrcLBD39 基 因 表 达 量 降 低 了51.72%, 而48h 时 基 因 表 达 量 比 对 照 增 加 了74.84%, 在72h 时 表 达 量 又 急 剧 下 降。 在NJZX1-0 中,6-BA 处 理 后,12h 时 基 因 表 达 量 降 低 了74.95%,48h 时 基 因 表 达 量 与 对 照 相 比 增 加 了49.87%。 此 外,BrcLBD39 基 因 在 紫 色 叶 材 料NJZX1-3 中 的 表 达 量 明 显 低 于 绿 色 突 变 体 材 料 NJZX1-0。 4 5 第1 期 董 慧 杰, 等 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 负 调 控 基 因BrcLBD39 的 克 隆 和 表 达 分 析 及 其 对 外 源6-BA 的 响 应 3 讨 论 LBD 家 族 的 基 因 所 编 码 的 蛋 白 在 其N 末 端 含 有 约100 个 氨 基 酸 的 高 保 守 区 域, 其 中 保 守 基 序 C-x2-C-x6-C-x3-C 存 在 于 所 有 的LBD 蛋 白 中 [12] 。 有 研 究 表 明,LBD 家 族 的 基 因 可 编 码 锌 指 转 录 因 子, 其 中LBD 家 族Ⅰ

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