龙州凤仙花ImLHY和ImC4H基因克隆及表达分析 - 赵潞秋; 张晓丽; 李凡; 谭弋; 石万磊; 黄美娟; 黄海泉 (南方农业学报, 2023)
S681.103.6; [目的]对龙州凤仙花晚期下胚轴蛋白基因(ImLHY)和肉桂酸-4-羟基化酶基因(ImC4H)进行克隆及表达分析,探讨龙州凤仙花旗瓣和翼瓣的彩斑区与非斑区颜色差异,克隆LHY和C4H基因,为凤仙花彩斑分子调控机制及花色改良和新品种培育提供理论依据.[方法]以龙州凤仙花为材料,测定其旗瓣和翼瓣的彩斑区与非斑区色度值以及总花色苷和总黄酮含量,对ImLHY和ImC4H基因进行克隆,利用生物学软件对其进行序列特征、蛋白结构和系统发育分析,利用实时荧光定量PCR检测ImLHY和ImC4H基因在不同发育关键时期(花苞期、盛花期和衰败期)及旗瓣和翼瓣不同着色区的表达模式.[结果]旗瓣和翼瓣的彩斑区a*(红度值)和C*(彩度值)均高于非斑区,非斑区的L*(亮度值)大于彩斑区;旗瓣彩斑区b*(黄度值)高于旗瓣非斑区,而翼瓣彩斑区与非斑区的b*(黄度值)差异较小,且旗瓣和翼瓣的彩斑区总花色苷和总黄酮含量均高于非斑区.克隆获得ImLHY和ImC4H基因的cDNA全长分别为1698和1518 bp,分别编码565和505个氨基酸残基,GenBank登录号分别为 OR096417和OR096418.ImLHY和ImC4H蛋白均为亲水性不稳定蛋白,均不具有跨膜结构域.ImLHY蛋白有1个Myb DNA-binding保守结构域,且具有MYB转录因子家族的SANT结构域,定位于细胞核中;ImC4H蛋白含有1个P450超家族结构域(PLN02394),定位于内质网上.ImLHY和ImC4H蛋白分别与喜马拉雅凤仙花LHY和C4H的氨基酸序列相似性达68%和94%,且在系统发育进化树中两者分别均与喜马拉雅凤仙花LHY和C4H聚在一支.2个基因在花发育的3个关键时期(花苞期、盛花期和衰败期)及旗瓣和翼瓣的彩斑区与非斑区均有表达,且整体表现为在盛花期的相对表达量较高;在盛花期时,ImLHY和ImC4H基因在旗瓣的相对表达量均表现为彩斑区显著高于非斑区,在翼瓣的相对表达量均表现为非斑区高于彩斑区.[结论]ImLHY和ImC4H基因在盛花期时主要调控旗瓣彩斑形成,而在翼瓣主要调控非斑区形成,推测旗瓣和翼瓣的彩斑形成存在不一样的调控机制.