唇形亞綱植物ANS基因結(jié)構(gòu)與功能分析及分子進(jìn)化研究.pdf

1、花色素（Anthocyanins）是一類水溶性的類黃酮物質(zhì)，廣泛存在于植物的花、果實(shí)、種子、葉和莖中，是植物呈現(xiàn)五顏六色的物質(zhì)基礎(chǔ)?；ㄉ厣锖铣赏緩街饕艿讲闋柾铣擅?CHS)，查爾酮異構(gòu)酶(CHI)，黃烷酮3-羥化酶(F3H)，黃烷酮3'-羥化酶(F3'H)，黃烷酮3'5'-羥化酶(F3'5'H)，二氫黃酮醇還原酶(DFR)，花色素苷合成酶(ANS)及類黃銅3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶(UFGT)等關(guān)鍵酶的作用。花色素苷合成酶(ANS)是花

2、色素合成途徑中末端的關(guān)鍵酶，其性質(zhì)和表達(dá)直接影響花色素的產(chǎn)生和積累，以及花的顯色與否。因此，從基因結(jié)構(gòu)層面及其進(jìn)化機(jī)制方面研究ANS，對于理解花的顯色機(jī)制以及ANS基因的進(jìn)化、功能分歧有著重要的意義，同時(shí)為從基因工程方面改造花色、構(gòu)建植物新品種提供理論參考。
　　本研究主要通過對唇形亞綱植物ANS的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)模型、密碼子偏好性、正選擇位點(diǎn)及功能分歧等方面進(jìn)行全面、系統(tǒng)地研究，得出如下結(jié)論:
　　1.唇形亞綱植物花色素合成

3、酶ANS均為不穩(wěn)定性蛋白，均含有最豐富的酸性氨基酸谷氨酸(Glu)，ANS序列均表現(xiàn)為親水性。
　　2.唇形亞綱植物ANS二級(jí)結(jié)構(gòu)元件主要以無規(guī)則卷曲、α-螺旋和β-折疊為主，其含量均大于15％;存在2-酮戊二酸依賴型雙加氧酶保守序列，以及保守的His242，His298，Asp244亞鐵離子結(jié)合位點(diǎn)和酮戊二酸結(jié)合RXS基序。
　　3.通過ANS與三種底物無色矢車菊素(Leucocyanidin)，無色天竺葵素(Leucop

4、elargonidin)和無色翠雀素(Leucodelphinidin)對接發(fā)現(xiàn)三種底物均存在的活性位點(diǎn)為Asp238，Phe308，His236，His238及Asp292，三種底物B環(huán)附近除了Val外幾乎不存在活性氨基酸殘基，其催化反應(yīng)主要發(fā)生在C環(huán)的C3和C4位點(diǎn)。
　　4.唇形亞綱植物ANS均偏好AGC密碼子，避免UUA、AUA、UCG、CAU、CGA和GGU這六種密碼子的使用，有效密碼子數(shù)Nc平均值為53.37，ANS基

5、因表達(dá)水平均較低;龍膽科和茄科密碼子第三位較傾向于A和T，而旋花科和唇形科則較傾向于G和C;ANS序列越長則密碼子第三位更傾向于A和T，序列越短，密碼子第三位G、C及整條序列中的GC含量越少。
　　5.唇形亞綱植物ANS整體表現(xiàn)出純化選擇作用，顯著的純化位點(diǎn)主要集中于保守的FE2OG_OXY區(qū)域，在保守的亞鐵離子結(jié)合位點(diǎn)和酮戊二酸結(jié)合的RXS基序附近顯著的純化位點(diǎn)最為密集;在所比較的四個(gè)不同科兩兩之間均表現(xiàn)出較大的(Ⅰ)型功能分歧