黃瓜和西瓜基因組中類胡蘿卜素合成相關(guān)基因的比較分析.pdf

1、在進(jìn)行光合作用的高等植物和藻類中，類胡蘿卜素作為原初反應(yīng)中的聚光色素組成成分而被大量合成，另外它在一些細(xì)菌和真菌里面也存在。類胡蘿卜素還是一種強(qiáng)氧化劑，可以保護(hù)細(xì)胞免受氧化劑破壞，預(yù)防人類慢性疾病的產(chǎn)生。在葫蘆科植物中西瓜（Citrullus lanatus L.）中的類胡蘿卜素主要是番茄紅素，且番茄紅素的含量與番茄中的含量不相上下，而同屬于葫蘆科的大部分黃瓜品種并沒(méi)有類胡蘿卜素的積累。目前黃瓜（Cucumis sativus L.）和

2、西瓜的基因組測(cè)序已經(jīng)完成，這為在全基因組水平來(lái)研究導(dǎo)致類胡蘿卜素積累差異的原因提供了便利。
　　本文利用生物信息學(xué)技術(shù)，對(duì)類胡蘿卜素合成相關(guān)基因進(jìn)行了較全面的生物信息學(xué)分析。首先根據(jù)Genbank上登錄的番茄中的類胡蘿卜素合成相關(guān)基因的氨基酸序列，通過(guò)BLASTP程序，在黃瓜和西瓜基因組中共檢索出20個(gè)類胡蘿卜素合成相關(guān)基因。通過(guò)物種進(jìn)化關(guān)系分析表明，黃瓜和西瓜具有很近的親緣關(guān)系。在所分析的七個(gè)物種中，類胡蘿卜素合成相關(guān)基因在基因

3、結(jié)構(gòu)和保守結(jié)構(gòu)域方面存在較高一致性，但是八氫番茄紅素脫氫酶(PDS)的氨基酸序列在西瓜、番茄與其他不含番茄紅素的五個(gè)物種間存在單個(gè)氨基酸位點(diǎn)的差異。于是，本試驗(yàn)通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法對(duì)黃瓜進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化，但并沒(méi)有獲得穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因株系。另外，對(duì)類胡蘿卜素合成相關(guān)基因的啟動(dòng)子序列保守性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)ξ-胡蘿卜素脫氫酶(ZDS)、番茄紅素β環(huán)化酶（LCYB）和番茄紅素ε環(huán)化酶（LCYE）的啟動(dòng)子序列在黃瓜、西瓜和甜瓜這三個(gè)葫蘆科植物中是相當(dāng)保

4、守的，而西瓜中的八氫番茄紅素合成酶(PSY1)、PDS和類胡蘿卜素異構(gòu)酶（CRTISO）的啟動(dòng)子序列明顯不同于黃瓜和甜瓜。通過(guò)煙草瞬時(shí)表達(dá)分析試驗(yàn)，對(duì)在黃瓜和西瓜中啟動(dòng)子序列存在差異的PSY、 PDS和CRTISO三個(gè)基因的啟動(dòng)子活性進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)在西瓜PSY1啟動(dòng)子序列中存在一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)子于-546～-481。西瓜中PDS的啟動(dòng)子活性與CaMV35S相似，明顯強(qiáng)于黃瓜PDS的啟動(dòng)子，而且其關(guān)鍵作用的位置在-295～-198之間。而