绿色杜氏藻类胡萝卜素羟化酶基因家族分子特征及胁迫表达分析

论文摘要

类胡萝卜素羟化酶（Carotenoid hydroxylase）是类胡萝卜素代谢途径中的关键酶,可催化多种类胡萝卜素的合成。类胡萝卜素羟化酶包括亚铁血红素依赖型β-胡萝卜素羟化酶（β-carotenoid hydroxylase, CHYB）和细胞色素P450家族类胡萝卜素羟化酶（CYP97）。为探究chyb基因家族和cyp97基因家族在绿色杜氏藻（Dunaliella viridis）中的生物信息学特征及在不同胁迫条件下基因的表达情况,本研究通过绿色杜氏藻转录组数据,获得chyb1、chyb2和cyp97c基因cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并通过荧光定量PCR探究其在不同非生物胁迫下的基因表达水平。生物信息学结果表明,这3条基因编码的蛋白质均为亲水性蛋白,其中CHYB1蛋白和CHYB2蛋白各有4个跨膜结构,CYP97C蛋白无跨膜结构。氨基酸多重序列比对结果显示,CHYB1和CHYB2各含有2种保守的组氨酸残基HXXXXH和HXXHH,CYP97C蛋白含有1个血红素位点FXXGXRXCXG和1个谷氨酸（E）和精氨酸（R）完全保守的螺旋K区保守位点EXXR。系统进化树分析显示,绿色杜氏藻cyp97c属于cyp97基因家族,莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）与绿色杜氏藻的亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,在强光胁迫下绿色杜氏藻chyb1、chyb2和cyp97c基因的表达量均有极显著上升（P<0.01）,且藻体内叶黄素和玉米黄素含量显著提高,活性氧水平明显上升,表明类胡萝卜素羟化酶基因家族参与高光胁迫并受到活性氧调控进而保护藻体免受氧胁迫的伤害;此外,高盐、低温及甲基茉莉酸（methyl jasmonate, MeJA）、乙酰水杨酸（acetylsalicylic acid, ASA）、花生四烯酸（arachidonic acid, AA）、硫酸铈铵（ammonium cerous sulfate, ACS）等植物生长调节物质处理均不能同时诱导这两个家族基因,表明不同家族基因对胁迫应答具有不同的偏好性。本研究初步揭示绿色杜氏藻类胡萝卜素代谢调控机理,将为提高叶黄素和玉米黄素含量提供优良的基因资源,同时为植物抗逆提供新思路。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 尹航,龚一富,俞凯,章丽,陈俊粤,王何瑜

关键词: 绿色杜氏藻,类胡萝卜素羟化酶,基因家族,胁迫,应答

来源: 农业生物技术学报 2019年02期

年度: 2019

分类: 农业科技,基础科学

专业: 生物学

单位: 宁波大学海洋学院

基金: 宁波科技攻关项目(No.2014C91023),宁波科技攻关项目(No.2013C10018),宁波市社发重大项目(No.2017C510002),浙江省科技厅重点科技创新团队项目(No.2012R10029-07,No.2010R50029)

分类号: Q943.2

页码: 269-279

总页数: 11

文件大小: 2149K

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