芒果ANS基因的鉴定及与其他植物的比较分析-《江苏农业科学》(2017年20期).docx

龙源版权所有 芒果ANS基因的鉴定及与其他植物的比较分析作者：盖江涛 黄建峰 党志国 朱敏 陈华蕊 王鹏 陈业渊来源：《江苏农业科学》2017年第20期 摘要：花青素合成酶（anthocyanidin synthase，ANS，EC：1.14.11.19）是花青素合成中的一个关键酶。为了鉴定和分析芒果ANS基因，以芒果ANS基因作为研究目标，以拟南芥的ANS基因为参考，通过BLAST方法获得了番木瓜、金钱橘、甜橙、苹果、小果野蕉、桃子、葡萄、龙眼、甜樱桃、枣、石榴、西洋梨、中华猕猴桃、荔枝、无油樟的ANS基因序列，对其进行了系统进化分析、理化性质分析、结构分析等。系统进化分析结果显示，双子叶植物与单子叶植物的ANS基因进化树没有单独形成分支，推测在进化过程中ANS基因的分化在双子叶植物和单子叶植物形成之后；理化性质分析结果显示，酸性蛋白占97.2%、稳定性蛋白占13.9%，有导肽的蛋白占8.3%，所有蛋白均为无信号肽的亲水性蛋白；蛋白二级结构分析结果显示，α-螺旋、无规则卷曲是主要结构元件。说明芒果ANS基因具有稳定的花青素合成酶结构，并与本试验中的绝大多数植物ANS基因具有相似的性质。这为进一步研究芒果ANS基因在花青素合成途径中的作用提供了理论支持。 关键词：芒果；花青素；花青素合成酶；系统进化；同源性；蛋白二级结构 中图分类号： S667.701 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2017）20-0043-07 芒果（Mangifera indica Linnaeus）俗称芒果，是漆树科（Anacardiaceae）芒果属（Mangifera Linnaeus）的著名热带果树，因其果肉细腻、风味独特、营养价值丰富，且具有理气、健脾、益胃、降低胆固醇、防治心血管疾病、预防乳腺癌等多种功效，深受人们欢迎[1]。芒果果实色泽作为人们挑选芒果的一个重要参考指标，它的形成是一个非常复杂的代谢过程，主要与类胡萝卜素和花青素代谢途径有关。花青素（anthocyanin）又称花色素，是一类决定颜色的重要的天然水溶性色素，属于黄酮类化合物，广泛分布于多种植物组织中，是形成植物花、果實等组织颜色的主要色素[2]。花青素的含量在决定植物的花色、叶色、果色和其他经济器官的色泽及其营养品质方面起着重要作用，还可以起到吸引昆虫和植食性动物以达到传播花粉和种子的目的[3-4]。 花青素合成酶（无色花色素双加氧酶，anthocyanidin synthase，ANS/leucoanthocyanidin dioxygenase，LDOX，EC：114.11.19）是花青素合成途径末端的一个关键酶，通过Fe2+和 2-酮戊二酸离子将无色花青素氧化生成花青素，属于双加氧酶家族[5]。因此，可通过上调或抑制ANS基因的表达来改变花青素的含量或成分，从而引起植物花色的变化。ANS （LDOX）最初是从玉米的A2突变体中克隆得到[6]。目前，ANS基因已在拟南芥[7]、荔枝[8]、芒果[9]、龙眼[10]、葡萄[11]、苹果[12]、越橘[13]、茶树[14]、棕色棉[15]等多种植物中克隆。 ANS基因的表达水平与花青素累积之间的关系也在多种植物中被研究。游向荣等研究结果表明，龙眼芽轴颜色和ANS基因的表达差异有关[10]。龙眼正常成花的顶芽芽轴萌动时，芽轴颜色变红，ANS基因正常表达；而发生成花逆转时，芽轴颜色保持浅黄色，ANS基因下调表达。Honda等在苹果中发现，5个花青素合成相关基因在果皮着色过程中协同表达，并且其表达水平和花青素含量呈正相关[16]。Salvatierra等研究表明，在草莓果实成熟过程中，花青素合成相关基因的转录水平明显增加，并且其在红色果实中的表达水平明显高于白色果實[17]。Li等研究发现，ANS基因表达活性上调，使得桑树的果实变为红色[18]。李晓艳等研究发现，越橘从开花到果实成熟的整个发育过程中都能检测到ANS基因的表达，在成熟果的果皮中，ANS基因的表达量最高；而花色素苷的含量随着果实的成熟而增高，在越橘成熟果的果皮中，花色素苷的含量最高，与ANS基因表达量的变化一致[13]。研究说明，ANS基因在越橘果实花色素苷形成过程中可能起到调控作用，并具有一定的组织特异性。 本试验以芒果ANS基因作为研究目标，以已知ANS基因功能的双子叶植物纲（Dicotyledoneae）十字花科（Brassicaceae）拟南芥[Arabidopsis thaliana （Linnaeus） Heynhold]的ANS基因为参考，依托全基因组数据库，通过BLAST的方法获得了双子叶植物（Dicotyledons）番木瓜科（Caricaceae）番木瓜（Carica papaya Linnaeus），芸香科（Rut