不同花色黄芩中 dfr 基因的克隆及时空表达分析

二氢黄酮醇-4-还原酶(Dihydroflavonol-4-reductase，Dfr) 是类黄酮生物合成途径中调控花青素和原花青素合成的关键酶。为探究dfr基因在同一生态环境下不同花色黄芩中的差异，以白色、紫红色和紫色3种花色的黄芩花瓣cDNA为模板，基于同源克隆和RACE技术从中克隆得到3个完整的dfr基因全长序列，分别命名为Sbdfr1、Sbdfr2、Sbdfr3，并采用生物信息学软件对其相关结构进行分析。结果表明，3个Dfr蛋白均存在高度保守的NADPH结合位点和底物特异性结合位点。系统进化分析表明，三者与已知粘毛黄芩(GenBank登录号：ACV49882.1) 聚为一簇，亲缘关系最近；关键结构域和3D模型分析发现3个Dfr蛋白表面催化活性区域均存在差异，其独特的结构特性为研究Dfr底物特异性提供了有利条件。qRT-PCR分析显示，dfr在3种花色黄芩盛花期除根外的其他组织中均有不同程度的表达；在花瓣发育进程中，dfr基因在白花和紫花黄芩中的表达量均呈上升趋势，在紫红花黄芩中的表达量先缓慢上升后下降，之后再迅速上升至最大值。研究结果为进一步深入探究Dfr底物选择性的机理及功能提供一定的理论基础，对阐明黄芩花色差异变化的分子机理具有重要的科学研究价值。