三角褐指藻岩藻黄素合成相关的ZEP家族基因的生物信息学、亚细胞定位及表达分析

目的 克隆三角褐指藻(Phaeodoctylum tricornutum)玉米黄质环氧化酶ZEP家族基因,为深入研究其在岩藻黄素合成途径中的功能奠定基础.方法 通过转录组测序获得了 3条三角褐指藻ZEP家族基因(ZEP1、ZEP2和ZEP3)的cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析.构建瞬时表达载体,经农杆菌介导转染烟草,在共聚焦显微镜下观察其亚细胞定位.用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)检测ZEP家族基因的表达.结果 三角褐指藻ZEP1、ZEP2和ZEP3蛋白均属于FAD/NAD(P)-binding domain同源超家族,为亲水酸性蛋白,存在信号肽,其中ZEP1和ZEP3属于跨膜蛋白,ZEP2不属于跨膜蛋白.系统进化树分析结果表明,三角褐指藻与圆柱拟脆杆藻(Fragilariopsis cylindrus)和假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)等硅藻的ZEP蛋白亲缘关系最近.亚细胞定位结果表明,三角褐指藻ZEP1和ZEP2蛋白定位于叶绿体上,而ZEP3蛋白定位于细胞质上.qRT-PCR结果表明,随着光合诱导素(photosynthetic induction factor,PIF)浓度的增加,3个基因的表达整体呈上升趋势,岩藻黄素的含量逐渐升高.结论 ZEP家族基因表达与岩藻黄素含量变化趋势均一致,说明该家族基因的表达可能与岩藻黄素的生物合成存在一定的关系.