[目的]对月季Ⅲ型聚酮合酶基因(RcPKSⅢ)进行生物信息学和原核表达分析,为进一步探究该基因的催化功能奠定基础.[方法]以'月月粉'花瓣为研究材料,从其基因组中筛选月季PKS基因(RcPKSs)家族成员,并对其进行生物信息学分析;利用MEGA软件对RcPKSs与其他植物PKS氨基酸序列进行系统发育分析;利用DNAMAN软件对RcPKSs和紫花苜蓿查尔酮合酶2(CHS2)基因进行序列比对分析;对RcPKSs和紫花苜蓿CHS2活性位点上的氨基酸残基进行比较,分析其催化特征;利用SWISS-MODEL对RcPKSs进行同源建模,并与紫花苜蓿CHS2蛋白三维结构进行比较.利用实时荧光定量PCR方法,分析RcPKSs和间苯三酚甲基化酶编码基因在'月月粉'花蕾期、半开期和盛开期的表达模式;克隆RcPKSs基因全长,构建其原核表达载体pET-32a-RcPKSs,进行诱导表达,并对重组蛋白进行纯化.[结果]从'月月粉'基因组中共鉴定出6个RcPKSs,生物信息学分析表明,RcPKS1、RcPKS2和RcPKS3为CHS基因,RcPKS4、RcPKS5和RcPKS6为新型PKS Ⅲ基因.系统发育分析表明,RcPKS1、RcPKS2和 RcPKS3编码CHS蛋白,RcPKS4、RcPKS5和 RcPKS6编码新型的非CHS蛋白.序列比对分析表明,RcPKS1、RcPKS2和RcPKS3蛋白与紫花苜蓿CHS2相似度均为72.16％,RcPKS4、RcPKS5和RcPKS6与紫花苜蓿CHS2相似度分别为67.52％,33.85％和32.73％.活性位点上氨基酸残基比较发现,RcPKS1、RcPKS2和RcPKS3活性位点上氨基酸残基均保守,RcPKS4氨基酸残基在起始口袋和延伸口袋处发生替换,RcPKS5和RcPKS6氨基酸残基均在延伸口袋处发生替换.对RcPKSs蛋白质结构的分析结果显示,RcPKS4、RcPKS5和RcPKS6蛋白质采用了几乎相同的αβαβα三维整体折叠形式.实时荧光定量分析表明,RcPKS4、RcPKS5和RcPKS6表达量在'月月粉'花朵盛开期最高,间苯三酚O-甲基转移酶基因(POMT)、苔黑酚O-甲基转移酶基因1(OOMT1)和OOMT2表达量在盛开期最低.聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)结果表明,重组蛋白诱导并且纯化成功.[结论]鉴定了'月月粉'新型RcPKSⅢ基因,该基因可能参与花发育调控过程.克隆了 RcPKSs基因,并诱导表达获得了 RcPKSs重组蛋白.

月季;Ⅲ型聚酮合酶基因;原核表达;生物信息学

汪王;吉乃喆;崔娇鹏;赵世伟;赵惠恩

北京林业大学园林学院,北京100089;北京市园林科学研究院,北京100020;北京市植物园,北京100089

西北农林科技大学学报（自然科学版）

[1]汪王;吉乃喆;崔娇鹏;赵世伟;赵惠恩-.月季新型PKSⅢ基因的生物信息学分析及原核表达)[J].西北农林科技大学学报（自然科学版）,2022(12):97-107

RcPKS,RcPKSs,CHS2,RcPKS1,RcPKS2,RcPKS3,RcPKS4,RcPKS5,RcPKS6,POMT,OOMT1,OOMT2

月季,生物信息学分析,聚酮合酶,酶基因,表达分析,花瓣,MEGA,氨基酸序列,系统发育分析,DNAMAN,紫花苜蓿,查尔酮合酶,序列比对,比对分析,活性位点,氨基酸残基,SWISS,MODEL,行同,同源建模,三维结构,间苯三酚,甲基化酶,编码基因,花蕾,蕾期,半开,盛开,表达模式,全长,原核表达载体,pET,32a,诱导表达,重组蛋白,口袋,蛋白质结构,三维整体,折叠,花朵,甲基转移酶,聚丙烯酰胺凝胶电泳,SDS,PAGE,花发育,发育调控

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