趙倩倩 宋艷紅 宋盼 陳亞鐸 李剛 趙霞 劉麗鋒 周厚成
摘要:【目的】對(duì)森林草莓糖基轉(zhuǎn)移酶基因(FvUGT)家族進(jìn)行生物信息學(xué)分析及基因表達(dá)分析,為深入研究森林草莓UGT基因功能和探索UGT調(diào)控草莓果實(shí)發(fā)育及花色苷及品質(zhì)形成提供理論依據(jù)?!痉椒ā炕赑hytozome數(shù)據(jù)庫(kù)鑒定得出138個(gè)FvUGT基因家族基因,運(yùn)用生物信息學(xué)方法分析其蛋白理化性質(zhì)、基因結(jié)構(gòu)、保守結(jié)構(gòu)域和進(jìn)化關(guān)系,并采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)UFGT候選基因在森林草莓(紅果和白果2個(gè)類型)各組織(根、葉柄、葉和果實(shí))中的表達(dá)量進(jìn)行分析?!窘Y(jié)果】FvUGT基因家族可分為12個(gè)類群(A、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L和N),每個(gè)類群分別包含16、2、23、32、8、1、5、5、7、3、21和4個(gè)成員;染色體定位發(fā)現(xiàn)FvUGT基因家族成員在除2號(hào)染色體之外的其他染色體上均有分布,且分布不均;FvUGT基因內(nèi)含子長(zhǎng)度、外顯子位置和數(shù)目在不同成員間均存在差異,F(xiàn)vUGT基因家族在進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生較強(qiáng)的分化。實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果表明,F(xiàn)vUFGT70基因在森林草莓白果和紅果的葉和葉柄中有較高表達(dá);FvUFGT94基因在各組織中均有表達(dá);FvUFGT67和FvUFGT68基因在根中有較高表達(dá);而FvUFGT95和FvUFGT96基因在果實(shí)中有表達(dá),且顯著高于其他組織(P<0.05,下同)。同時(shí),在果實(shí)的小綠期、轉(zhuǎn)色期和成熟期的表達(dá)表現(xiàn)為,成熟期FvUFGT33和FvUFGT95這2個(gè)基因在森林草莓紅果類型的表達(dá)量顯著高于白果類型?!窘Y(jié)論】7個(gè)FvUFGT基因表現(xiàn)出明顯的組織差異性,其中FvUFGT33和FvUFGT95基因在果實(shí)中有較高表達(dá)量,且在森林草莓紅果類型表達(dá)量顯著高于白果類型,故推測(cè)其在花色苷合成中發(fā)揮作用。
關(guān)鍵詞: 森林草莓;糖基轉(zhuǎn)移酶基因(UGT)家族;基因結(jié)構(gòu);基因功能;表達(dá)分析
Abstract:【Objective】In this study, bioinformatics analysis and gene expression analysis of Fragaria vesca glycosyltransferase gene(FvUGT) family were carried out to provide theoretical basis for the FvUGT gene function of F. vesca and the exploration of UGT regulation of fruit development and anthocyanin and quality formation of F. vesca. 【Method】Based on the Phytozome database, 138 FvUGT family genes were identified, bioinformatics methods were used to analyze the protein properties, gene structure, conserved domains and evolutionary relationships of these FvUGT genes, and using real-time fluorescence quantitative PCR method to analyze the expression profiles of UFGT candidate genes in various tissues(root, petiole, leaf and fruit) of F. vesca(red fruit and white fruit). 【Result】The FvUGT gene family could be divided into 12 subfamilies(A, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L and N), each of which contained 16,2,23,32,8,1,5,5, 7,3,21 and 4 members. Chromosomal localization analysis revealed that the coding genes of 138 FvUGT genefamily members were distributed on all chromosomes except chromosome 2, and the distribution was uneven.? The FvUGT gene intron length, exon position and number were different among different members, and the FvUGT family had a strong differentiation in the process of evolution. qRT-PCR found that the FvUFGT70 gene was highly expressed in leaves and petio-les. The FvUFGT94 gene was expressed in various tissues;FvUFGT67 and FvUFGT68 genes had higher expression in roots;FvUFGT95 and FvUFGT96 genes had expression in fruits, which was significantly higher than that of other tissues(P<0.05,the same below). At the fruits small green stage, turning stage and ripe stage, and the expression levels of the two genes FvUFGT33 and FvUFGT95 in F. vesca red fruit were significantly higher than white fruit during the ripe stage. 【Conclusion】The 7 FvUFGT genes show obvious tissue differences, and FvUFGT33 and FvUFGT95 have high expression in fruit, and the expression in red fruit type is significantly higher than white fruit type. It is speculated that FvUFGT33 and FvUFGT95 play a role in the synthesis of anthocyanins.
Key words: Fragaria vesca; glycosyltransferase gene(UGT) family; gene structure; gene function; expression analysis
0 引言
【研究意義】草莓是薔薇科多年生草本植物,果實(shí)顏色美麗,其色澤由花色苷的種類和含量所決定。類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-flavonoid glycosyltrans-ferase,UFGT)作為花色苷合成的關(guān)鍵酶(Boss et al.,1996),可催化花色素進(jìn)行糖基化,形成穩(wěn)定的花色苷,其在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用。因此,研究草莓糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyl transferas,UGT)家族進(jìn)化關(guān)系及相關(guān)基因表達(dá)變化,對(duì)探索草莓UGT調(diào)控草莓果實(shí)發(fā)育及花色苷合成等具有重要意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】植物UGT屬于GT1家族,C末端具有44個(gè)氨基酸的保守序列,稱為植物二級(jí)產(chǎn)物糖基轉(zhuǎn)移酶盒(PSPG盒),其負(fù)責(zé)糖基的結(jié)合(Caputi et al.,2012)。類黃酮、酚酸、萜類及植物激素等小分子化合物是植物UGT主要的糖基受體,UDP-葡萄糖和UDP-半乳糖等是糖基供體(Lim et al.,2004;Bowles et al.,2006)。迄今為止,已發(fā)現(xiàn)UGT作為多基因家族存在于植物中,并在許多植物物種中被研究(Li et al.,2001;Huang et al.,2015),在擬南芥中已鑒定出100多個(gè)UGT成員,在其他植物矮牽牛、葡萄和桃等物種中也得到鑒定(Miller et al.,1999;Jones et al.,2003;Ono et al.,2010;Cheng et al.,2014)。UFGT屬于UGT家族,能催化糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng),催化很多代謝過(guò)程,作為花色苷合成過(guò)程中最后一個(gè)關(guān)鍵酶(Boss et al.,1996),可催化花色素進(jìn)行糖基化,形成穩(wěn)定的花色苷,而花色苷的積累對(duì)植物細(xì)胞具有重要調(diào)控作用(Ayenew et al.,2015;Enoki et al.,2017)。研究表明,在葡萄顏色形成過(guò)程中,UFGT基因在紅色葡萄品種均能表達(dá),但在白色品種中均不表達(dá)(Kobayashi et al.,2001;王軍和于淼,2010;Sun et al.,2016);AcUFGT3a能使獼猴桃和蘋果的果實(shí)呈現(xiàn)紅色(Montefiori et al.,2011;Liu et al.,2017);擬南芥UGT79B2和UGT79B3通過(guò)調(diào)控花色苷的合成而增強(qiáng)植物對(duì)低溫、鹽及干旱等非生物脅迫的抗性(Li et al.,2017);還有研究發(fā)現(xiàn)FaGT1不僅參與花色苷的合成過(guò)程,還影響植物果實(shí)的成熟發(fā)育(Griesser et al.,2008a),在草莓中,F(xiàn)aGT6可催化槲皮素形成3-O-葡萄糖苷,而FaGT7能催化黃酮醇生成單糖苷(Griesser et al.,2008b)?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前,有關(guān)UGT家族基因在草莓果實(shí)發(fā)育成熟及花色苷合成中的作用鮮見研究報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】對(duì)森林草莓(Fragaria vesca L.)UGT基因(FvUGT)家族的基因結(jié)構(gòu)、保守基序、系統(tǒng)進(jìn)化及其表達(dá)特性等進(jìn)行分析,為深入研究FvUGT基因功能、探索UGT調(diào)控草莓果實(shí)發(fā)育及花色苷等品質(zhì)形成提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1. 1 試驗(yàn)材料
供試材料為森林草莓的紅果(紅皮紅肉,以下簡(jiǎn)稱森林紅果)和白果(白皮白肉,以下簡(jiǎn)稱森林白果)2種類型,種植于鄭州果樹研究所草莓基地,在2020年3—5月取樣。于生長(zhǎng)盛期分別采集根、葉柄和葉;并在3個(gè)時(shí)期采集果實(shí),即小綠期(開花后5~7 d)、轉(zhuǎn)色期(花后23~25 d)及成熟期(花后29~31 d)(圖1)。采3個(gè)生物重復(fù)樣品,在液氮中冷凍,并置于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
1. 2 試驗(yàn)方法
1. 2. 1 FvUGT基因家族基因獲取及其在染色體上的分布 將FvUGT基因家族基因輸入Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)(https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html)進(jìn)行BLAST分析得到FvUGT基因家族的隱馬氏模型序列譜(PF00201),隨后,分析得到FvUGT基因家族的基因組序列、CDS序列和蛋白序列。通過(guò)ExPASy預(yù)測(cè)每種UGT蛋白的長(zhǎng)度、分子量和理論等電點(diǎn)(pI)。在Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索獲取UGT染色體的信息(位置和長(zhǎng)度),通過(guò)MapChart分析FvUGT基因家族基因在染色體上的分布情況
1. 2. 2 FvUGT基因家族的基因結(jié)構(gòu)、基序、蛋白系統(tǒng)發(fā)育分析和KEGG信號(hào)通路富集 根據(jù)FvUGT基因家族的CDS序列及其基因組DNA序列,利用GSDS(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/index.php)在線分析FvUGT基因家族基因的結(jié)構(gòu)。采用MEME(http://meme.sdsc.edu/meme/meme-in.tro.html)分析FvUGT基因家族基因的基序模式,將基序數(shù)設(shè)置為8,分析FvUGT基因家族基因的保守基序。使用ClustalW程序通過(guò)鄰接法(Neighbor-joining,NJ)對(duì)草莓與擬南芥的UGT氨基酸序列進(jìn)行比對(duì),構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹。將FvUGT基因家族基因的序列提交至KEGG數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)在線分析UGT基因家族主要參與的代謝途徑。
1. 2. 3 FvUFGT基因家族基因表達(dá)分析 取森林草莓的根、葉柄、葉和果實(shí)3個(gè)時(shí)期的樣品,在液氮中研磨,使用E.Z.N.A Plant RNA Kit(Omega USA)試劑盒提取森林草莓各樣品總RNA;參照TaRaKa反轉(zhuǎn)錄試劑,將總RNA反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,并將cDNA稀釋到200 ng備用。利用Primer 5.0設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)熒光定量PCR擴(kuò)增引物(表1),以FvActin為內(nèi)參基因,檢測(cè)各樣品中FvUGT基因家族基因的表達(dá)情況。反應(yīng)體系:15.0 μL: SYBR Green I Master Mix7.5 μL,正、反向引物各0.5 ?L,cDNA模板2.0 ?L,ddH2O 4.5 ?L。擴(kuò)增程序:95 ℃預(yù)變性5 min;95 ℃ 10 s,58 ℃20 s,進(jìn)行43個(gè)循環(huán);72 ℃延伸20 s。每個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)。目的基因相對(duì)表達(dá)量采用2-ΔΔCt進(jìn)行換算(Livak and Schmittgen,2001)。
1. 3 統(tǒng)計(jì)分析
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行整理,并利用SPSS 17.0分析數(shù)據(jù)間的差異顯著性。
2 結(jié)果與分析
2. 1 FvUGT基因家族成員獲取及蛋白理化性質(zhì)分析
在Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)共檢索獲得138個(gè)UGT基因家族成員,分別命名FvUGT1~FvUGT138。FvUGT基因編碼蛋白的理化性質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)果表明,F(xiàn)vUGT基因家族氨基酸序列長(zhǎng)度為171~1751 aa,蛋白分子量為19.64~193.74 kD,F(xiàn)vUGT基因的理論等電點(diǎn)的范圍為4.43~9.54,其中126個(gè)蛋白理論等電點(diǎn)小于7.00,偏酸性,其余12個(gè)蛋白的大于7.00,偏堿性。FvUFGT蛋白不穩(wěn)定系數(shù)介于29.43~61.27,脂肪族氨基酸指數(shù)在75.52~102.63,GRAVY值在-0.486~0.123,有121個(gè)蛋白的疏水性小于0,而FvUGT16、FvUFGT33、FvUGT35和FvUFGT56等17個(gè)蛋白的疏水性大于0,表明這些蛋白是親水性蛋白。
2. 2 FvUGT基因家族基因在染色體上的分布情況
為了解FvUGT基因家族基因組分布,從植物基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索得到基因組注釋信息,分析FvUGT基因的染色體位置(圖2)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)138個(gè)FvUGT基因在6個(gè)染色體上分布不均,其中FvUGT76、FvUGT77、FvUGT78、FvUGT79、FvUGT80和FvUGT-81等11個(gè)基因無(wú)法定位在具體的染色體上;6號(hào)染色體包含最多的FvUGT基因(37個(gè)成員),其次是位于3號(hào)染色體上的34個(gè)成員,分布基因最少的是1號(hào)染色體,僅6個(gè)基因,4號(hào)、5號(hào)和7號(hào)染色體上的FvUGT基因分布較零散(圖2)。
2. 3 FvUGT基因家族成員的基因結(jié)構(gòu)和保守基序分析
利用GSDS對(duì)138個(gè)FvUGT基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)外顯子的數(shù)量分布不均勻,包括1~29個(gè)(圖3)。外顯子數(shù)目最多的是FvUGT4基因,其基因的結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜,外顯子數(shù)目29個(gè),內(nèi)含子數(shù)目28個(gè);有54個(gè)FvUGT基因的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,只有1個(gè)外顯子。進(jìn)化樹上聚在一起,表明親緣關(guān)系越近,F(xiàn)vUGT基因的結(jié)構(gòu)越相似,但FvUGT基因外顯子位置和數(shù)目、內(nèi)含子長(zhǎng)度在不同F(xiàn)vUGT基因家族成員間均存在差異,說(shuō)明FvUGT基因家族成員的結(jié)構(gòu)已發(fā)生一定分化。
為了解FvUGT基因家族基因的保守基序,通過(guò)MEME對(duì)FvUGT蛋白進(jìn)行保守基序搜索,共獲得8個(gè)保守區(qū)域(圖4)。分析還發(fā)現(xiàn),聚類在同一分支的FvUGT蛋白具有相似的基序組成,不同進(jìn)化分支的基序組成存在差異,而保守基序的差異會(huì)引起基因功能的改變。聚類在同一分支的FvUGT蛋白,其基序相同,提示聚類在同一分支的不同蛋白功能可能相同。
2. 4 FvUGT基因家族成員系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化分析
為揭示FvUGT基因家族成員的同源進(jìn)化關(guān)系,以擬南芥基因家族為參考,將草莓和擬南芥的UGT蛋白序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(圖5)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)FvUGT基因家族可分為12個(gè)類群(A、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L和N),每個(gè)類群分別包含16、2、23、32、8、1、5、5、57、3、21和4個(gè)成員(表2),每個(gè)類群均參照擬南芥亞群進(jìn)行分類,其中B、D、E、F和L組的成員與類黃酮生物合成相關(guān)。根據(jù)FvUGT基因的注釋信息,推測(cè)D組的FvUGT5、FvUGT87、FvUGT90、FvUGT92、FvUGT93、FvUGT94、FvUGT95和FvUGT-96,E組的FvUGT67、FvUGT68、FvUGT70和FvUGT-74,以及F組的FvUGT33均屬于UFGT基因,并按原有編號(hào)(n)命名為FvUFGTn。
2. 5 KEGG信號(hào)通路富集分析
將138個(gè)FvUGT蛋白序列提交KEGG數(shù)據(jù)庫(kù),結(jié)果發(fā)現(xiàn),F(xiàn)vUGT蛋白參與次生代謝產(chǎn)物的生物合成、苯丙烷生物合成、玉米素的生物合成和代謝等途徑(表3)。其中,有6個(gè)FvUGT蛋白參與玉米素的生物合成,10個(gè)FvUGT蛋白參與苯丙烷生物合成,19個(gè)FvUGT蛋白參與次生代謝產(chǎn)物的生物合成,1個(gè)FvUGT蛋白參與類黃酮生物合成等。
2. 6 森林草莓FvUFGT基因表達(dá)分析
通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹分析,從參與類黃酮相關(guān)的D、E和F亞族挑選7個(gè)FvUFGT基因,實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果(圖6)表明,7個(gè)FvUFGT基因表現(xiàn)出明顯的組織差異性,其中FvUFGT70基因在森林白果和森林紅果的葉和葉柄中均有表達(dá),且在白果中的表達(dá)量顯著高于紅果(P<0.05,下同);FvUFGT94基因在各組織中均有表達(dá),但在森林紅果和森林白果的果實(shí)中差異不顯著(P>0.05)。FvUFGT67和FvUFGT68基因在根中有較高表達(dá);FvUFGT33基因在森林紅果的果實(shí)中有較高表達(dá),在森林白果的果實(shí)中有極低表達(dá);FvUFGT95和FvUFGT96基因在果實(shí)中有表達(dá),顯著高于其他組織。本研究通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析森林草莓果實(shí)小綠期、轉(zhuǎn)色期和成熟期的表達(dá)變化,結(jié)果(圖7)顯示,隨著果實(shí)的生長(zhǎng),F(xiàn)vUFGT基因的表達(dá)模式不同。其中,F(xiàn)vUFGT33基因在森林紅果中隨著果實(shí)生長(zhǎng),其表達(dá)量越來(lái)越高,在成熟期達(dá)最高值,而其在森林白果整個(gè)果實(shí)發(fā)育階段表達(dá)量相對(duì)極低或不表達(dá);FvUFGT95基因在草莓紅果中的相對(duì)表達(dá)量一直呈上升趨勢(shì),而在森林白果中的相對(duì)表達(dá)量呈先上升后下降;在成熟期,F(xiàn)vUFGT33和FvUFGT95基因在森林紅果中的相對(duì)表達(dá)量顯著高于森林白果。
3 討論
本研究通過(guò)Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)在森林草莓中獲得138個(gè)FvUGT基因,發(fā)現(xiàn)FvUGT基因家族成員總數(shù)較黃瓜(85)和擬南芥(107)多(Li et al.,2001),但比茶(132)、梨(139)、玉米(147)、桃(168)、毛楊果(178)、小麥(179)、水稻(180)、葡萄(181)和蘋果(241)等作物中的UGT成員少(Caputi et al.,2012;Li et al.,2014;Cui et al.,2016;Wu et al.,2017;He et al.,2018)。在不同物種中,UGT家族成員的數(shù)量不同,可能與每個(gè)物種基因組中預(yù)測(cè)的基因總數(shù)和基因組總大小有關(guān)(Caputi et al.,2012)。本研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)vUGT基因家族基因在除2號(hào)染色體外的其他6條染色體上均有分布,且在染色體上分散分布。在擬南芥和棉花中也發(fā)現(xiàn)類似的UGT基因家族基因分布模式(Li et al.,2001;Huang et al.,2015)。內(nèi)含子雖然對(duì)蛋白氨基酸序列無(wú)貢獻(xiàn),但其位置和數(shù)量會(huì)影響蛋白多樣性和整體細(xì)胞功能。通過(guò)內(nèi)含子的相對(duì)位置可預(yù)測(cè)某些線索,包括基因及其編碼蛋白進(jìn)化關(guān)系,并進(jìn)一步促進(jìn)基因家族的多樣化(Rogozin et al.,2000;Li et al.,2014)。本研究中,138個(gè)FvUGT基因的內(nèi)含子數(shù)量不同(1~28),其中內(nèi)含子數(shù)目最多的是FvUGT4基因,為28個(gè),其基因的結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜。在138個(gè)已鑒定的FvUGT基因中,有39%缺乏內(nèi)含子,與于擬南芥、亞麻和玉米的報(bào)道一致,其分別有58%、55%和60%缺乏內(nèi)含子(Li et al.,2001;Barvkar et al.,2012)。
利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)7個(gè)FvUFGT基因在森林草莓各組織中的表達(dá)情況進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)FvUFGT基因在不同組織中有不同的表達(dá),表明不同基因在不同部位發(fā)揮作用。FvUFGT94基因在森林紅果和森林白果2種不同類型的果實(shí)中的表達(dá)量無(wú)顯著差異,在各組織中有較高表達(dá),可能參與草莓的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程;FvUFGT67和FvUFGT68基因在根中有較高表達(dá),推測(cè)該基因會(huì)影響森林草莓根的生長(zhǎng)發(fā)育;FvUFGT95和FvUFGT96基因在果實(shí)中有較高表達(dá)水平,推測(cè)其影響森林草莓果實(shí)生長(zhǎng)。FvUFGT基因不僅在森林草莓果實(shí)中表達(dá),在其他組織也均有表達(dá),且表達(dá)量較高,推測(cè)FvUFGT基因除了在果實(shí)中參與花色苷合成,還可能在其他組織中參與類黃酮糖基化。在其他類似研究中,日本牽?;║FGT基因不僅參與花色苷的合成,對(duì)花色素的糖基化和?;财鹱饔茫∕orita et al.,2015);矮牽牛中的UFT79B31基因可調(diào)控花粉的類黃酮糖基化(Knoch et al.,2018);草莓中UGT71K3也會(huì)影響葡萄糖?;g苯三酚的含量(Song et al.,2016)。本研究通過(guò)對(duì)FvUFGT基因在果實(shí)不同發(fā)育期的表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)FvUFGT33和FvUFGT95基因在森林草莓紅果成熟期表達(dá)水平極高,而在森林草莓白果成熟期表達(dá)量低,推測(cè)這2個(gè)基因在花色苷合成中發(fā)揮作用。這與許多研究結(jié)果類似,如在紅色和白色葡萄相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn),UFGT基因在紅色品種中表達(dá),而在白色品種中不表達(dá)(Kobayashi et al.,2001;王軍和于淼,2010;Sun et al.,2016);刺葡萄轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn),UFGT基因在黑果刺葡萄中有較高表達(dá),而在白果刺葡萄中不表達(dá)。
4 結(jié)論
7個(gè)FvUFGT基因表現(xiàn)出明顯的組織差異性,其中FvUFGT33和FvUFGT95基因在果實(shí)中有較高表達(dá)量,且在森林草莓紅果類型表達(dá)量顯著高于白果類型,故推測(cè)其在花色苷合成中發(fā)揮作用。
參考文獻(xiàn):
王軍,于淼. 2010. 葡萄次生代謝UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶研究進(jìn)展[J]. 園藝學(xué)報(bào),37(1): 141-150. doi:0.16420/j.issn.0513-353x.2010.01.012. [Wang J,Yu M. 2010. Research pro-gress on UDP-glycosyltransferases in grape secondary metabolism pathway[J]. Acta Horticulture Sinica,37(1):141-150.].
Ayenew B,Degu A,Manela N,Perl A,Shamir M O,F(xiàn)ait A. 2015. Metabolite profiling and transcript analysis reveal specificities in the response of a berry derived cell culture to abiotic stresses[J]. Frontiers in Plant Science,6: 728. doi:10.3389/fpls.2015.00728.
Barvkar V T,Pardeshi V C,Kale S M,Kadoo N Y,Gupta V S. 2012. Phylogenomic analysis of UDP glycosyltransfe-rase 1 multigene family in Linum usitatissimum identified genes with varied expression patterns[J]. BMC Genomics,13: 175. doi:10.1186/1471-2164-13-175.
Boss P K,Davies C,Robinson S P. 1996. Expression of anthocyanin biosynthesis pathway genes in red and white grapes[J]. Plant Molecular Biology,32(3): 565-569. doi:10.1007/BF00019111.
Bowles D,Lim E K,Poppenberger B,Vaistij F E. 2006. Glycosyltransferases of lipophilic small molecules[J]. Annual Review of Plant Biology,57(1):567-597. doi:10.1146/ annurev.arplant.57.032905.105429.
Caputi L,Malnoy M,Goremykin V,Nikiforova S,Martens S. 2012. A genome-wide phylogenetic reconstruction of fa-mily 1 UDP-glycosyltransferases revealed the expansion of the family during the adaptation of plants to life on land[J]. The Plant Journal,69(6):1030-1042. doi:10.1111/j. 1365-313X.2011.04853.x.
Cheng J,Wei G C,Zhou H,Gu C,Vimolmangkang S,Liao L,Han Y P. 2014. Unraveling the mechanism underlying the glycosylation and methylation of anthocyanins in peach[J]. Plant Physiology,166(2): 1044-1058. doi:10.1104/pp. 114.246876.
Cui L L,Yao S B,Dai X L,Yin Q G,Liu Y J,Jiang X L,Wu Y H,Qian Y M,Pang Y Z,Gao L P,Xia T. 2016. Identification of UDP-glycosyltransferases involved in the biosynthesis of astringent taste compounds in tea(Camellia sinensis)[J]. Journal of Experimental Botany,67(8): 2285-2297. doi:10.1093/jxb/erw053.
Enoki S,Hattori T,Ishiai S,Tanaka S,Mikami M,Arita K,Nagasaka S,Suzuki S. 2017. Vanillylacetone up-regulates anthocyanin accumulation and expression of anthocyanin biosynthetic genes by inducing endogenous abscisic acid in grapevine tissues[J]. Journal of Plant Physiology,219: 22-27. doi:10.1016/j.jplph.2017.09.005.
Griesser M,Hoffmann T,Bellido M L,Rosati C,F(xiàn)ink B,Kurtzer R,Aharoni A,Mu?oz-Blanco J,Schwab W. 2008a. Redirect ion of flavonoid biosynthesis through the down-regulation of an anthocyanidin glucosyltransferase in ripening strawberry fruit[J]. Plant Physiology,146(4): 1528-1539. doi:10.1104/pp.107.114280.
Griesser M,Vitzthum F,F(xiàn)ink B,Bellido M L,Raasch C,Munoz-Blanco J,Schwab W. 2008b. Multi-substrate flavonol O-glucosyltransferases from strawberry(Fragaria×Ananassa) achene and receptacle[J]. Journal of Experimental Botany,59(10): 2611-2625. doi:10.1093/jxb/ern117.
He Y,Ahmad D,Zhang X,Zhang Y,Wu L,Jiang P,Ma H X. 2018. Genome-wide analysis of family-1 UDP glycosyltransferases(UGT) and identification of UGT genes for FHB resistance in wheat(Triticum aestivum L.)[J]. BMC Plant Biology,18: 67. doi:10.1186/s12870-018-1286-5.
Huang J,Pang C Y,F(xiàn)an S L,Song M Z,Yu J W,Wei H L,Ma Q F,Li L B,Zhang C,Yu S X. 2015. Genome-wide analysis of the family 1 glycosyltransferases in cotton[J]. Molecular Genetics and Genomics,290(5): 1805-1818. doi:10.1007/s00438-015-1040-8.
Jones P,Messner B,Nakajima J,Sch?ffner A R,Saito K. 2003. UGT73C6 and UGT78D1 glycosyltransferases involved in flavonol glycoside biosynthesis in Arabidopsis thaliana[J]. Journal of Biological Chemistry,278(45): 43910-43918. doi:10.1074/jbc.M303523200.
Knoch E,Sugawara S,Mori T,Nakabayashi R,Saito K,Yonekura-Sakakibara K. 2018. UGT79B31 is responsible for the final modification step of pollen-specific flavonoid biosynthesis in Petunia hybrida[J]. Planta,247(4): 779-790. doi:10.1007/s00425-017-2822-5.
Kobayashi S,Ishimaru M,Ding C K,Yakushiji H,Goto N. 2001. Comparison of UDP-glucose: Flavonoid 3-O-glucosyltransferase(UFGT) gene sequence between white grapes(Vitis vinifera) and theirs ports with red skin[J]. Plant Science,160(3): 543-550. doi:10.1016/S0168-9452(00)00425-8.
Li P,Li Y J,Zhang F J,Zhang G Z,Jiang X Y,Yu H M,Hou B K. 2017. The Arabidopsis UDP-glycosyltransferases UGT79B2 and UGT79B3,contribute to cold,salt and drought stress tolerance via modulating anthocyanin accumulation[J]. The Plant Journal,89(1): 85-103. doi:10. 1111/tpj.13324.
Li Y,Baldauf S,Lim E K,Bowles D J. 2001. Phylogenetic analysis of the UDP-glycosyltransferase multigene family of Arabidopsis thaliana[J]. Genomics Proteomics and Bio-informatics,276(6): 4338-4343. doi:10.1074/JBC.M007 447200.
Li Y J,Li P,Wang Y,Dong R R,Yu H M,Hou B K. 2014. Genome-wide identification and phylogenetic analysis of Family-1 UDP glycosyltransferases in maize(Zea mays)[J]. Planta,239(6):1265-1279. doi:10.1007/s00425-014- 2050-1.
Lim E K,Ashford D A,Hou B,Jackson R G,Bowles D J. 2004. Arabidopsis glycosyltransferases as biocatalysts in fermentation for regioselective synthesis of diverse quercetin glucosides[J]. Biotechnology and Bioengineering,87(5): 623-631. doi:10.1002/bit.20154.
Liu Y F,Zhou B,Qi Y W,Liu C H,Liu Z D,Ren X L. 2017. Biochemical and functional characterization of AcUFGT3a,a galactosyltransferase involved in anthocyanin biosynthesis in the red-fleshed kiwifruit(Actinidia chinensis)[J]. Physiologia Plantarum,162(4): 409-426. doi:10.1111/ppl.12655.
Livak K J,Schmittgen T D. 2001. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2?ΔΔCt[J]. Methods,25(4):402-408. doi:10.1006/meth. 2001.1262.
Miller K D,Guyon V,Evans J N,Shuttleworth W A,Taylor L P. 1999. Purification,cloning,and heterologous expression of a catalytically efficient flavonol 3-O-galactosyltransferase expressed in the male gametophyte of Petunia hybrida[J]. Journal of Biological Chemistry,274(48): 34011-34019. doi:10.1074/jbc.274.48.34011.
Montefiori M,Espley R V,Stevenson D,Cooney J,Datson P M,Saiz A,Atkinson R G,Hellens R P,Allan A C. 2011. Identification and characterisation of F3GT1 and F3GGT1,two glycosyltransferases responsible for anthocyanin biosynthesis in red-fleshed kiwifruit(Actinidia chinensis)[J]. The Plant Journal,65(1):106-118. doi:10.1111/j.1365-313X.2010.04409.x.
Morita Y,Ishiguro K,Tanaka Y,Lida S,Hoshino A. 2015. Spontaneous mutations of the UDP-glucose: Flavonoid 3-O-glucosyltransferase gene confers pale- and dull-colored flowers in the Japanese and common morning glories[J]. Planta,242(3): 575-587. doi:10.1007/s00425-015-2321-5.
Ono E,Homma Y,Horikawa M,Kunikane-Doi S,Imai H,Takahashi S,Kawai Y,Ishiguro M,F(xiàn)ukui Y,Nakayama T. 2010. Functional differentiation of the glycosyltransfe-rases that contribute to the chemical diversity of bioactive flavonol glycosides in grapevines(Vitis vinifera)[J]. The Plant Cell,22(8): 2856-2871. doi:10.2478/s11696-007-0063-y.
Rogozin I B,Lyons-Weiler J,Koonin E V. 2000. Intron sli-ding in conserved gene families[J]. Trends in Genetics,16(10): 430-432. doi:10.1016/S0168-9525(00)02096-5.
Song C K,Zhao S,Hong X T,Liu J Y,Schulenburg K,Schwab W. 2016. A UDP-glucosyltransferase functions in both acylphloroglucinol glucoside and anthocyanin biosynthesis in strawberry(Fragaria×Ananassa)[J]. The Plant Journal,85(6): 730-742. doi:10.1111/tpj.13140.
Sun L,F(xiàn)an X C,Zhang Y,Jiang J F,Sun H S,Liu C H. 2016. Transcriptome analysis of genes involved in anthocyanins biosynthesis and transport in berries of black and white spine grapes(Vitis davidii)[J]. Hereditas,153(1): 17. doi:10.1186/s41065-016-0021-1.
Wu B P,Gao L X,Gao J,Xu Y Y,Liu H R,Cao X M,Zhang B,Chen K S. 2017. Genome-wide identification,expression patterns,and functional analysis of UDP glycosyltransferase family in peach(Prunus persica L. Batsch)[J]. Frontiers in Plant Science,8:389. doi:10.3389/fpls. 2017.00389.
(責(zé)任編輯 鄧慧靈)