粉葛 PtCHI 基因的克隆、原核表达和亚细胞定位

分类： 生物学 >> 植物学 >> 应用植物学 提交时间： 2022-04-29 合作期刊: 《广西植物》

羽健宾 郭丽君 张静 肖冬 何龙飞 王爱勤

摘要： 为探究葛根品种间异黄酮类物质代谢关键酶基因 PtCHI 分子机制差异，以初步揭示 其品种间异黄酮物质含量差异原因。该研究分别以野葛品种和粉葛品种“桂葛 1 号”为材料， 经乙醇提取并通过高效液相对野葛和粉葛中葛根素和总黄酮的含量进行测定；基于已报道的 野葛 CHI 基因，通过同源克隆方法分离粉葛中 PtCHI 基因，并在体外进行蛋白表达，同时 在拟南芥原生质体中研究 PtCHI 基因的定位。结果表明：（1）野葛中的葛根素含量显著高 于粉葛，且野葛的总黄酮含量也高于粉葛但不达显著水平；（2）成功分离粉葛 PtCHI 基因， 长度为 742 bp 且包含 672 bp 完整的 ORF 框，编码 223 个氨基酸，与野葛的 CHI 基因具有 99%的同源性；（3）CHI 基因在粉葛中的表达量为茎>根>叶子，野葛中则为根>茎>叶子； 此外除了叶子，野葛中的CHI 基因的表达量均显著高于粉葛；（4）预测为稳定的亲水性蛋 白且大小为 27.8 kD，二、三级结构以α-螺旋为主，具有 25 个磷酸化位点，与野葛、大豆和 乌拉尔甘草的亲缘关系较近，和 F3H2、F3H、4CL4、DFR2 及 CHS 发生互作的可能性较大； （5）在体外成功诱导并分离到 27.8 kD 的 PtCHI 单一蛋白；（6）通过拟南芥原生质体进一 步揭示 PtCHI 主要定位在叶绿体。该研究为进一步解析粉葛和野葛中的黄酮类物质含量差 异的问题，以及 PtCHI 的功能验证和异黄酮代谢途径机理研究奠定基础。

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