三角褐指藻岩藻黄素合成关键酶PtHMGR基因的克隆与诱导表达调控研究

目的 研究茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)、硫酸铈铵(ammonium cerous sulfate,ACS)、花生四烯酸(arachidonic acid,AA)、光和促进剂(photosynthetic induction factor,PIF)、光合抑制剂[3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea,DCMU]和不同光质对三角褐指藻3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutarate monoacyl-CoA reductase,HMGR)基因PtHMGR表达的影响,研究不同外源因素处理下PtHMGR基因表达与岩藻黄素含量之间的关系.方法 通过转录组测序获得PtHMGR基因cDNA序列,并对其进行生物信息学分析,有机溶剂提取法测定MeJA、ACS、AA、PIF、DCMU和不同光质处理下三角褐指藻岩藻黄素含量,荧光定量多聚酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)检测PtHMGR基因表达.结果 PtH-MGR基因全长2 161 bp,其ORF长1 914 bp,编码637个氨基酸.PtHMGR蛋白分别含有2个烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP)和 3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶 A(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase,HMG-CoA)结合基序,催化结构域包含L-domain、S-domain和N-domain,N端存在3个跨膜螺旋区.系统进化树分析结果表明,动物和植物HMGR明显分为2支,三角褐指藻与假微型海莲藻(Thalassiosira pseudonana)HMGR蛋白的亲缘关系最近,同处于水生植物一支.荧光定量PCR分析结果表明,12.5mg·L-1 AA、0.4 mg·L-1 ACS、0.05 μg·L-1 PIF、O.4 mg·L-1 DCMU和紫光处理下PtHMGR基因表达水平最高.相关性分析结果表明,ACS和不同光质处理下岩藻黄素含量与PtHMGR基因表达呈正相关.结论 PtHMGR基因是参与ACS和不同光质调控三角褐指藻岩藻黄素合成的关键基因之一,PtHMGR与三角褐指藻岩藻黄素的合成与积累具有密切关系.