石杉碱甲生物合成与代谢调控关键基因的差异表达分析

目的选择并比较L-赖氨酸脱羧酶、CYP450(CYP450-71A1和CYP450-72A1)、加双氧酶、N-甲基转移酶等石杉碱生物合成途径可能的关键基因(酶)在华南马尾杉(Phlegariurus austrosinicus(ching)L.B.Zhang)和有柄马尾杉(Phlegariurus petiolatus(C.B.Clarke)H.S.Kung et L.B.Zhang)中差异表达的情况。方法以相同生境但石杉碱甲含量差异明显的一对石杉科马尾杉属植物华南马尾杉与有柄马尾杉为试材,提取总RNA并进行总RNA的反转录,根据文献分别设计引物,开展荧光定量PCR实验并对2者的差异表达结果进行分析。结果加双氧酶基因在高含量石杉碱甲的有柄马尾杉中表达,但在华南马尾杉中表达量极低或者不表达;在有柄马尾杉植体中相对高表达的基因有L-赖氨酸脱羧酶基因(约180倍),CYP450-71A1基因(约33倍),CYP450-72A1基因(约223倍);N-甲基转移酶基因在2种材料中表达量接近。结论加双氧酶基因极有可能编码石杉碱生物合成限速酶和关键酶,导致2种植物中石杉碱甲的含量明显差异;L-赖氨酸脱羧酶基因、CYP450-71A1基因、CYP450-72A1基因编码的蛋白对石杉碱甲的积累具有促进作用;N-甲基转移酶基因应是编码定位于石杉碱生物合成途径下游石杉碱与石杉碱甲之间转换的催化酶,但非关键限速酶。     

长柄石杉L-赖氨酸脱羧酶基因克隆及序列分析

目的在对长柄石杉Huperzia serrata、闽浙马尾杉Phlegariurus minchegensis、华南马尾杉Phlegariurus austrosinicus和有柄马尾杉Phlegariurus petiolatus 4种石杉科植物的L-赖氨酸脱羧酶(L-lysine decarboxylase,LDC)基因编码区进行克隆的基础上,对长柄石杉的LDC基因全长序列进行分析并预测其蛋白结构。方法采用RT-PCR技术,以石杉科植物叶片提取的总RNA为模板克隆得到LDC基因编码区序列,通过BLAST比对和MEGA5.0软件对克隆的序列进行分析。采用RACE技术获得石杉科广布种长柄石杉的LDC基因全长序列,并对其蛋白的二级结构及三维结构进行预测分析。结果克隆的4种石杉科植物LDC基因序列与数据库中被注释为编码LDC的基因序列保持高度的相似性,长柄石杉LDC蛋白与NCBI中的蛇足石杉LDC氨基酸序列相似度很高,与蕨类植物江南卷柏的同源性也较高。长柄石杉LDC基因编码区全长为1 266 bp,编码403个氨基酸,Gen Bank登录号KF040056。结论克隆得到4种石杉科植物的LDC基因,分析了长柄石杉LDC基因的全长序列并预测其蛋白结构,为进一步阐明石杉科植物石杉碱甲生物合成途径奠定基础。