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黄瓜叶酸合成关键基因克隆与分析

文献类型： 中文期刊

作者： 周琪;刘小萍;薄凯亮;苗晗;董邵云;顾兴芳;张圣平

作者机构：

关键词： 黄瓜;叶酸;关键酶;同源基因;克隆

期刊名称：中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2020 年 18 期

页码：

收录情况： 北大核心（2020版） ; CSCD（2020-2021年度） ; 农林核心（2020版） ; 科技核心（2020版）

摘要： [目的]分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础.[方法]根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930V3版本进行BLAST比对.利用MapChart绘制黄瓜染色体物理图谱并对基因定位.利用qRT-PCR分析这些基因在黄瓜果实发育不同时期和不同材料中的表达量.通过MEGA、WebLOGO、ExPASy等工具对关键酶基因进行生物信息学分析.通过PCR扩增对关键酶基因进行克隆,并测序分析基因的序列差异.[结果]同源比对获得19个黄瓜叶酸代谢相关基因,这些基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,且以Chr.4和Chr.5上分布最多.通过对其中11个调控叶酸合成的基因在测序黄瓜9930果实发育不同时期以及果实叶酸含量高低差异显著的2份材料的表达量分析,发现CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS和CsDHNA 3个基因与果实叶酸含量变化趋势完全一致;CsADCS、CsADCL、CsDHNA、CsHPPK/CsDHFS、CsFPGS、CsDHFS等基因的表达量在2份材料中具有显著差异.通过对2个调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因CsGCHI和CsADCS的蛋白序列及蛋白结构域分析,发现各物种中CsGCHI的同源基因均具有2个GTPcyclohydroI结构域;CsADCS的同源基因均具有2个GATase结构域、1个AnthsyntIN结构域和1个Chorismatebind结构域.它们在不同物种中高度保守,进化树分析亲缘关系近的物种聚类到一起.分别扩增黄瓜果实低叶酸含量自交系65G和高叶酸含量自交系02245中CsGCHI和CsADCS的同源基因,序列分析表明CsaV31G041250全长为3 012 bp,CDS序列长度为1 413 bp,3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的变异;CsaV37G026240全长为3 047 bp,CDS长度1 407 bp,序列无变异;CsaV35G036360全长7 941 bp,CDS序列长度为2 706 bp,序列无变异.[结论]鉴定出19个不均匀分布在7条染色体上的黄瓜叶酸代谢相关基因,基因CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS、CsDHNA和CsADCS是影响黄瓜果实叶酸含量变化、导致叶酸含量高低显著差异的关键基因,调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因GCHI及ADCS功能相对保守,CsGCHI在65G、02245中有3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的差异.

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