雷公藤1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原酶基因(TwDXR)的克隆与表达分析

• 作者: 冯俊涛 张兴 祝传书 缪国鹏 郭嘉 陈欣
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 关键词: 雷公藤 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原酶基因(DXR) 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR) 硝酸银 茉莉酸甲酯
• 年，卷（期）: 2014,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告
• 页码范围: 298-308
• 页数: 11页
• 字数: 7717字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2011.03.005

摘要

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate reductoisomerase,DXR)是植物萜类代谢通路中丙酮酸磷酸甘油醛途径的关键酶,该酶在植物细胞中的含量可以影响植物萜类物质的合成.利用RT-PCR (reverse transcription polymerase chain reaction)和RACE (rapid amplification of cDNA ends)技术对雷公藤萜类生物合成途径中的关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原酶基因(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate reductoisomerase,TwDXR)进行了克隆和表达分析研究,结果表明,TwDXR基因全长1 674 bp,其中包含1 410 bp的开放阅读框,编码469个氨基酸(GenBank登录号:No.KJ174341).与毛白杨(Populus trichocarpa)等植物中的DXR基因有很高的同源性,跨膜结构分析DXR肽链位于膜外;实时荧光定量PCR(Real-time PCR)检测表明,TwDXR和3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoAreductase,TwHMGR)在不同雷公藤组织中均有表达,其中TwDXR在叶中的表达量最大;TwHMGR基因在不定根中的表达量最高;诱导因子AgNO3(Ag+)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理促进雷公藤不定根中TwDXR和TwHMGR的表达,其中用30 mmol/L Ag+处理后,DXR基因表达量在第4天达到最大值,HMGR基因表达量在第2天达到最大值;用50 mmol/L MeJA处理后,DXR与HMGR基因的表达量均在第2天达到最大值;高效液相色谱(high-performance liquid chromatography,HPLC)检测表明,用30 mmol/LAg+处理后,内酯醇在不定根中的积累量在第4天达到最大值,与DXR基因表达相一致,次碱的积累量在第6天达到最大值;用50 mmol/L MeJA处理后,内酯醇和次碱在不定根中的积累量均在第6天达到最大值.研究结果为阐明DXR基因在调控雷公藤萜类化合物生物代谢途径中的机理及提高雷公藤萜类次生代谢物质含量提供了基础资料.