適應重慶低海拔地區(qū)種植苦蕎品種的篩選及其查爾酮合成酶基因的克隆.pdf

1、苦蕎(Fagopyrum tataricum(Linn)Gaertn)是主要小宗雜糧之一和重要的富含黃酮的藥用作物。由于苦養(yǎng)營養(yǎng)豐富且富含黃酮類化合物，降血糖、降血脂功效顯著，更可用來預防和輔助治療糖尿病、高血脂和高血壓等疾病。現(xiàn)代生物技術和基因工程技術的發(fā)展為獲取高黃酮苦蕎新品種提供了可能，其前提是對其黃酮生物合成途徑的深入研究。 苦蕎在高海拔地區(qū)研究較多，而在低海拔地區(qū)的研究還是相對滯后的。針對這種狀況，在低海拔地區(qū)進行苦蕎

2、的引種篩選、高產黃酮品種的選擇和苦蕎黃酮代謝工程等方面的研究，是一項非常有意義的重要研究課題。 本論文以來源于不同地區(qū)的17個苦蕎新品種為試驗材料，在重慶248m的低海拔高度地區(qū)鑒定其主要經濟性狀表現(xiàn)。結果表明：供試的17個苦蕎品種的生產力普遍較低，其中九江苦蕎，晉苦2號，西苦7—3等3個品種的籽粒產量較高；通過對其總黃酮含量的測定，晉苦2號的黃酮含量最高。 查爾酮合成酶(chalcone synthease，CHS，E

3、C 2.3.1.47)是一種聚酮合成酶，它催化黃酮類生物合成的第一個限速步驟。為研究CHS在苦蕎黃酮生物合成途徑中的作用以及為苦蕎代謝工程提供候選基因，本研究采用RACE技術從選育出的高產高黃酮含量的晉苦2號中克隆了CHS基因cDNA全長(FtCHS，GenBank(R)登錄號：EU715255)，并對該基因及其所編碼的CHS蛋白進行了詳盡的生物信息學分析。獲得結果如下：根據(jù)來源于蒺藜苜蓿、矮牽牛和掌葉大黃等植物的查爾酮合成酶基因的保守

4、序列設計引物，擴增獲得868bp的核心片段；BLAST分析表明該片段與其它植物CHS同源，初步確定為苦蕎CHS基因核心片段；根據(jù)該序列設計用于3’-RACE和5’-RACE的基因特異性引物，擴增獲得517bp的3’-末端和359bp的5’-末端；將核心片段、3’-末端和5’-末端序列進行拼接，獲得苦蕎CHS基因的cDNA電子全長，進而設計引物擴增獲得其物理全長，F(xiàn)tCHS 的全長為1463bp。生物信息學預測表明，其編碼區(qū)長度為1179

5、 bp，編碼長度為393個氨基酸殘基的CHS蛋白，F(xiàn)tCHS分子量為43.156kDa，等電點為5.86；BLAST分析顯示FtCHS與掌葉大黃CHS序列相似性達到83％，表明成功克隆到苦蕎CHS；將FtCHS與細菌、真菌和植物CHSs構建分子發(fā)育樹，F(xiàn)tCHS與掌葉大黃具有更近的進化關系，并且與細菌、真菌等有共同的起源，這與BLAST結果相符；分析表明，對FtCHS進行二級結構預測，表明其中包含41.73％的α-螺旋、16.28％的片

6、層和41.98％的隨機卷曲：進一步對FtCHS進行三維結構建模，表明其中由11個α-螺旋和15個β-片層組成，該蛋白能夠正常折疊形成典型的CHS蛋白三維結構，三維結構與Ms CHS2的三維結構高度相似。本文的研究結果為分析生長在低海拔地區(qū)苦養(yǎng)生產力低的原因提供一定的理論依據(jù)，同時可用于在分子遺傳學水平探討CHS在苦蕎黃酮生物合成中的作用機理，并可進一步用于遺傳轉化苦蕎，為實現(xiàn)苦養(yǎng)黃酮代謝工程，最終獲得轉基因修飾的高黃酮新材料或新品種奠定