蜜柚類胡蘿卜素代謝相關(guān)基因的分離及功能分析.pdf

1、類胡蘿卜素是存在于自然界的天然色素之一，除能夠賦予植物各種色彩之外，還有豐富的營養(yǎng)價值。其中番茄紅素具有抗癌作用，β-胡蘿卜素含有兩個維生素A1的環(huán)結(jié)構(gòu)，能夠高效轉(zhuǎn)化為維生素A，補(bǔ)充生物體維生素A含量。因此，研究類胡蘿卜素代謝機(jī)制對于提高植物天然類胡蘿卜素含量，尤其是可食用部位類胡蘿卜素含量十分重要。
　　類胡蘿卜素主要的代謝途徑涉及PSY，PDS，ZDS，ZISO，CrtISO，LYCB, LYCE及BCH。除了CrtISO與B

2、CH這2個基因外，其余6個基因全長均從紅肉蜜柚及琯溪蜜柚中得以分離，并比較分析了這些基因在果實發(fā)育過程中的基因表達(dá)模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅肉蜜柚果實汁胞中番茄紅素與β-胡蘿卜素含量較琯溪蜜柚高，但上述基因所編碼的氨基酸僅存在個別氨基酸差異或無差異。此外，我們再次分析了紅肉蜜柚與琯溪蜜柚果實汁胞中番茄紅素代謝相關(guān)基因的表達(dá)。除CgZISO外，其他番茄紅素合成的上游基因(CgPSY、 CgPDS與CgZDS)基本都隨著蜜柚果實的成熟表達(dá)量升高，下

3、游基因(CgL YCB與CgL YCE)則相反，隨著蜜柚果實的成熟表達(dá)量反而降低。但是CgZISO作為番茄紅素合成的上游基因，其表達(dá)量的趨勢總體上與兩個下游基因表達(dá)模式一致，與其他三個上游基因表達(dá)模式相反。
　　利用酵母雙雜交技術(shù)，對番茄紅素代謝過程中主要的六個酶進(jìn)行互作研究，結(jié)果與實驗室前期BiFC結(jié)果基本一致。CgPSY能夠與CgPDS、CgZDS、CgLYCB發(fā)生相互作用（CgLYCE未能同時轉(zhuǎn)進(jìn)酵母，所以其互作情況尚未知）

4、;CgZDS和CgPDS能夠與CgPSY、CgZISO、CgLYCB與CgLYCE這幾個酶之間發(fā)生相互作用，CgZDS與PDS兩者之間也有互作關(guān)系;CgZISO比較特殊，只與CgPDS和ZCgDS這兩個脫氫酶發(fā)生相互作用;CgLYCB與CgLYCE類似，都能夠與CgPSY、CgPDS、CgZDS發(fā)生互作，CgLYCB與CgLYCE之間也具有相互作用。
　　從紅肉蜜柚與琯溪蜜柚中分別分離出一個RING-H2 finger(CgRHF

5、)基因，二者DNA序列無差異，屬于C3H2C3型RING E3連接酶家族成員。BiFC分析表明無論是紅肉蜜柚還是琯溪蜜柚，CgRHF能不同程度的與CgPSY、CgZDS、CgLYCB和CgLYCE相互作用;與紅肉蜜柚CgPDS存在較弱的相互作用，與琯溪蜜柚CgPDS無互作。同時，我們在番茄果實中沉默CgRHF基因的非保守片段，發(fā)現(xiàn)成熟沉默番茄果實顏色較對照淺，果實中類胡蘿卜素含量，特別是番茄紅素與β-胡蘿卜素含量有所減少，推測CgRHF