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普通丝瓜过氧化物酶(POD)基因家族的克隆及分析

朱海生  刘建汀  王彬  陈敏氡  张前荣  叶新如  林珲  李永平  温庆放  
【摘要】:了解丝瓜[Luffa cylindrica(L.)Roem.]褐变机理并控制褐变的发生已成为丝瓜育种和采后的研究热点。POD广泛参与了植物的各个生理过程,如木质素和木栓的形成、逆境胁迫响应、组织褐变等。研究表明,在H_2O_2存在的情况下,POD能催化多种酚类物质氧化并形成褐色产物,是果蔬采后褐变产生的关键酶之一,对果蔬褐变特性起着至关重要的作用。目前关于丝瓜POD基因及其在褐变中的作用尚未见报道。克隆丝瓜POD基因,分析POD基因表达、POD活性与丝瓜褐变的相关性,为进一步阐明丝瓜褐变机理奠定基础。以丝瓜为材料,参考百泰克试剂盒说明书提取丝瓜果肉总RNA,通过转录组测序和RT-PCR方法获得丝瓜POD基因家族的eDNA序列,采用生物信息学方法分析氨基酸序列,利用荧光定量PCR技术研究POD基因家族在不同组织及褐变条件下的表达情况。采用愈创木酚比色法测定POD酶活,采用福林—酚比色测定总酚。获得了6个丝瓜POD基因家族cDNA序列,依次命名为LcPOD1(GenBank.KM506755)、LcPOD2(GenBank.KX092431)、LcPOD3(GenBank:KX092432)、LcPOD4(GenBank:KX092433)、LcPOD5(GenBank:KX092434)和LcPOD6(GenBank:KX092435)。LcPOD1基因全长1117 bp,包含1个993 bp的开放读码框(open read frame,ORF),编码331个氨基酸;LcPOD2基因全长1 315 bp,包含1个954 bp的ORF,编码318个氨基酸;LcPOD3基因全长1160 bp,包含1个987bp的ORF,编码329个氨基酸;LcPOD4基因全长1 233 bp,包含1个999 bp的ORF,编码333个氨基酸;LcPOD5基因全长1 433 bp,包含1个996 bp的ORF,编码332个氨基酸;LcPOD6基因全长1 200 bp,包含1个972 bp的ORF,编码324个氨基酸;6个基因编码的蛋白与甜瓜、南瓜、黄瓜同源蛋白的相似性均在80%以上。LcPOD基因家族在丝瓜在根、茎、叶、花和果实中均有表达。在普通丝瓜中表达量较高,在有棱丝瓜中表达较低。在鲜切及采后储藏条件下,LcPOD基因家族表达、POD活性、总酚与丝瓜褐变存在较高相关性。LcPOD基因家族可能参与普通丝瓜果肉褐变并在果肉褐变调控中起一定作用。研究结果为进一步揭示丝瓜褐变的发生机理提供了科学依据,为丝瓜品种遗传改良奠定实践基础。

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