药西瓜UDP–糖基转移酶基因的克隆与表达分析
作者单位：延边大学农学院 世宗大学自然科学学院
会议名称：《中国园艺学会2019年学术年会暨成立90周年纪念大会》
会议日期：2019年
学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 10[医学]
基 金：国家自然科学基金项目(31260067) 国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(31511140284)
关 键 词：药西瓜 葫芦素 糖基转移酶 基因克隆 实时荧光定量
摘 要：为明确药西瓜UDP–糖基转移酶基因在葫芦素形成葫芦素配糖体过程中的表达规律,对各组织器官中该基因表达量进行分析,旨在为阐明葫芦素E(CuE)生物合成过程中参与糖苷化的相关基因表达规律提供理论依据,对葫芦素E的开发利用具有重要意义。药西瓜品种[Citrullus colocynthis(L.)Shrad]‘WM9’来自韩国世宗大学植物研究所生物工程系,种植于延边大学农学院实验基地。在药西瓜生长过程中采摘完整、翠绿和无病虫害的叶片,立即置于液氮冷冻,﹣80℃保存,作为供试材料,采用RT-PCR技术克隆药西瓜UDP–糖基转移酶基因,并对编码蛋白进行理化性质分析。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR),以ACTIN(Accession ***073011)为内参基因,分析获得的2个药西瓜UDP–糖基转移酶基因在不同组织器官中的表达规律。克隆得到2个UDP–糖基转移酶基因(分别为1 546和1 559 bp)的cDNA全长序列,命名为UDP-E1和UDP-E2。对扩增获得的序列进行生物信息学分析,确定UDP-E1基因的完整开放阅读框(ORF)为1 314 bp,编码437个氨基酸,蛋白质理论分子量为49.02 kD,等电点为5.99,属稳定蛋白,GenBank登录号MK576125。UDP-E2基因的ORF为846 bp,编码281个氨基酸,蛋白质理论分子量为32.78 kD,等电点为5.23,属不稳定蛋白,GenBank登录号MK576126。这2个基因属于糖基转移酶超家族。UDP-E1和UDP-E2均与甜瓜、黄瓜的UDP–糖基转移酶基因序列相似性最高。药西瓜2个催化葫芦素生物合成葫芦素糖苷的关键酶——UDP–糖基转移酶基因,均在茎中表达水平最低,叶中最高,推测药西瓜UDP-E1、UDP-E2与CuE的合成有关且起到了调控作用。幼苗中CuB、CuE和CuE-Glu这3种葫芦素均存在,但与药西瓜UDP-E1与UDP-E2的含量呈负相关,推测这2个基因在幼苗期可能对葫芦素的合成起到拮抗作用或并未参与葫芦素的合成。而在果实中,仅鉴定出CuE-Glu,这类葫芦素决定药西瓜的苦味,且UDP-E1与UDP-E2这2个基因在果实中含量均占优势,果实中CuE-Glu的含量是幼苗中的47倍,恰恰CuE-Glu是药西瓜中具有应用价值的物质,因此,药西瓜UDP-E1与UDP-E2对CuE-Glu的合成具有调控意义。