摘要：花青素还原酶(ANR)是类黄酮代谢途径下游合成原花青素的关键酶,对花青素含量有一定的负调控作用。为探索ANR基因在红花(Carthamus tinctorius L.)中的序列特征及其与红花花色的关系,采用反转录PCR方法从红花中克隆ANR基因,对其进行生物信息学和系统进化分析,并检测了其在不同花色红花品种的不同组织部位及不同花期的表达量。结果表明,CtANR最长开放阅读框(ORF)为1020 bp,编码339个氨基酸,分子量为37958.28,理论等电点为5.87,为不稳定的亲水性蛋白,属于NADB-Rossmann超家族,二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲组成。CtANR和刺菜蓟ANR的同源性最高,为83.98%,与刺菜蓟ANR的亲缘关系最近,与梅花、欧洲甜樱桃ANR的亲缘关系较远,模体基序相差较大。定量分析表明,红色和白色红花品种中,CtANR基因都是在果球形成初期表达量最低,其次是根和茎中表达量较低,而在花中的表达量相对较高。在花发育的不同时期,红色红花品种中CtANR基因的表达呈现降低-升高-降低的趋势,而白色红花品种中CtANR基因的表达呈现降低-升高的趋势。在不同花色的红花品种中,CtANR基因的表达量在花发育的S1、S3和S5时期差异极显著(P<0.01),S4、苞片、根、叶中差异显著(P<0.05),其他时期与其他组织中差异不显著。本研究为解析红花类黄酮生物合成的分子机制及红花花色相关基因的研究提供了理论基础。

摘要：花青素还原酶(anthocyanidin reductase,ANR)是黄酮合成途径中的关键酶,该酶的催化活性对花青素含量有重要的调控作用。本研究根据忍冬转录组数据,设计特异性引物,克隆忍冬和红白忍冬ANR基因的CDS、gDNA及启动子序列。结果表明,从忍冬和红白忍冬克隆得LjANR和rLjANR的CDS序列均为1002 bp,gDNA序列分别为2017和2026 bp,启动子序列分别为1170和1164 bp。LjANR和rLjANR均含有6个外显子和5个内含子,外显子长度一致,内含子差异较大,二者启动子序列中均含有大量光响应、激素应答、非生物胁迫应答元件。生物信息学分析发现,LjANR和rLjANR均编码333个氨基酸,均为稳定的疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽,二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲组成。序列比对及系统进化分析表明,LjANR和rLjANR蛋白与猕猴桃、茶树、油茶聚为一类,亲缘关系较近。qRT-PCR分析发现,LjANR和rLjANR均在花蕾中表达量最高,根中表达量最低,不同花期的表达量变化模式相似,S1和S2期表达量较高,然后表达量逐渐下降,至S4期达到最低,之后在S5期有一个缓慢的上升后表达量再次下降,两个品种中ANR基因的表达量在根、S2、S5期差异显著,茎、花蕾、S1、S3、S6期差异极显著。将LjANR基因构建到原核表达载体pET-32a上进行诱导表达,在59 kD处成功表达出目的蛋白。该研究为进一步研究ANR基因的功能奠定了基础,同时也为忍冬新品种的选育提供理论指导。