丝瓜铜锌超氧化物歧化酶CuZn-SOD基因家族的克隆与表达分析.PDFVIP

中国农业科学 2017,50(17):3386-3399 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.17.013 丝瓜铜锌超氧化物歧化酶 Cu/Zn-SOD 基因家族的 克隆与表达分析 朱海生，刘建汀，陈敏氡，李永平，王彬，张前荣，叶新如，林珲，温庆放 （福建省农业科学院作物研究所/福建省农业科学院蔬菜研究中心/福建省蔬菜工程技术研究中心，福州 350013 ） 摘要：【目的】克隆丝瓜铜/锌超氧化物歧化酶Cu/Zn-SOD 基因家族，并分析其序列特征、表达情况及其在丝 瓜褐变中的作用，为进一步揭示丝瓜褐变的发生机理提供科学依据，为丝瓜品种遗传改良奠定基础。【方法】通过 转录组测序和 RT-PCR 方法获得丝瓜 Cu/Zn-SOD 基因家族的 cDNA 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 Cu/Zn-SOD 基因家族在不同组织及褐变条件下的表达情况。采用氮蓝四唑（NBT）光还原 法测定总超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用福林-酚比色测定总酚含量。【结果】获得了3个丝瓜Cu/Zn-SOD 基因 家族cDNA序列，依次命名为 LcCu/Zn-SOD1（GenBank登录号：KP178922）、LcCu/Zn-SOD2 （GenBank登录号：KX092445） 和 LcCu/Zn-SOD3 （GenBank登录号：KX092446）。LcCu/Zn-SOD1 全长758 bp，包含一个456 bp的开放读码框 （ORF）， 编码152个氨基酸；LcCu/Zn-SOD2 全长799 bp，ORF为471 bp，编码157 个氨基酸；LcCu/Zn-SOD3 全长1 011 bp， ORF 为 663 bp，编码 221 个氨基酸；编码的蛋白与甜瓜、南瓜、黄瓜同源蛋白的相似性均在 90%以上。生物信 息学分析表明 3 个基因编码的酶蛋白均无信号肽，无跨膜结构域，为亲水性稳定蛋白，Wolf Psort 预测其亚细 胞定位于细胞质。Cu/Zn-SOD 基因家族在根中的表达量最高，在花中表达量最低。在丝瓜采后储藏期间， LcCu/Zn-SOD1 和 LcCu/Zn-SOD3 在丝瓜储藏初期表达量较采后当时（0 d）上调，后期表达量受到抑制；在丝瓜 鲜切条件下，3 个基因表达量在鲜切后较采后当时（0 h）总体呈下降趋势。相关性分析显示，在采后储藏和鲜 切条件下，LcCu/Zn-SOD1 表达量均与 SOD 酶活性呈极显著性正相关，LcCu/Zn-SOD3 表达量均与 SOD 酶活性呈显 著性正相关，SOD 酶活性在鲜切条件下与总酚含量呈显著负相关，LcCu/Zn-SOD1 和 LcCu/Zn-SOD3 在调控 SOD 酶活性方面起作重要作用，LcCu/Zn-SOD1 和 LcCu/Zn-SOD3 的表达影响了 SOD 酶活性，并影响了丝瓜褐变进程。 【结论】从丝瓜果肉中获得Cu/Zn-SOD 基因家族的 3 个，其中 LcCu/Zn-SOD1 和 LcCu/Zn-SOD3 在普通丝瓜果肉 褐变过程中可能发挥着重要作用。 关键词：丝瓜；褐变；Cu/Zn-SOD；表达分析；SOD活性 Cloning and Expression Analysis of Copper and Zinc Superoxide Dismutase Cu/Zn-SOD Gene Family from Luffa cylindrical ZHU HaiSheng, LIU JianTing, CHEN MinDong, LI YongPing, WANG Bin, ZHANG QianRong, YE XinRu, LIN Hui, WEN QingFang (Crops Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences/Vegetable Research Center, Fujian