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桂花OfPSYOfPDSOfHYB基因启动子克隆及表达特性分析

周俊杰 王艺光 董彬 赵宏波

周俊杰, 王艺光, 董彬, 赵宏波. 桂花OfPSY、OfPDS和OfHYB基因启动子克隆及表达特性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
引用本文: 周俊杰, 王艺光, 董彬, 赵宏波. 桂花OfPSYOfPDSOfHYB基因启动子克隆及表达特性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
ZHOU Junjie, WANG Yiguang, DONG Bin, ZHAO Hongbo. Cloning and expression characterization of OfPSY, OfPDS and OfHYB gene promoters in Osmanthus fragrans[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
Citation: ZHOU Junjie, WANG Yiguang, DONG Bin, ZHAO Hongbo. Cloning and expression characterization of OfPSY, OfPDS and OfHYB gene promoters in Osmanthus fragrans[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110

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桂花OfPSYOfPDSOfHYB基因启动子克隆及表达特性分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
基金项目: 国家自然科学基金面上资助项目(32072615);中国博士后科学基金第71批面上资助项目(2022M712828)
详细信息
    作者简介: 周俊杰(ORCID: 0000-0003-3459-6220 ),从事观赏植物遗传育种研究。E-mail: 747782261@qq.com
    通信作者: 赵宏波(ORCID: 0000-0003-4714-8240),教授,博士,从事观赏植物遗传育种研究。E-mail: zhaohb@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3

Cloning and expression characterization of OfPSY, OfPDS and OfHYB gene promoters in Osmanthus fragrans

  • 摘要:   目的  探究高温和外源脱落酸对桂花Osmanthus fragrans类胡萝卜素生物合成的3个相关基因,包括八氢番茄红素合成酶基因(PSY)、八氢番茄红素脱氢酶基因(PDS)、β-胡萝卜素羟化酶基因(HYB)的调控作用,为阐释桂花类胡萝卜素代谢调控的机制提供研究基础。  方法  根据桂花基因组数据库的序列,从桂花品种‘堰虹桂’‘Yanhong Gui’中克隆OfPSYOfPDSOfHYB基因的启动子序列,并进行生物信息学分析,再构建PCAMBIA3301-LUC载体在烟草Nicotiana benthamiana中瞬时表达,结合高温(37 ℃)和200 mg·L−1脱落酸处理,分析启动子活性。  结果  获得OfPSYOfPDSOfHYB基因的部分启动子,其长度分别为1 908、1 521及1 830 bp。作用元件分析表明:3个启动子中均存在TATA-box和CAAT-box等启动子基本元件、光响应元件、脱落酸响应元件以及MYB和MYC结合位点。此外,在OfPSY启动子中,存在赤霉素响应元件;在OfPDS启动子中,存在茉莉酸甲酯响应元件、赤霉素响应元件、厌氧诱导型元件参与防御和胁迫的元件;在OfHYB启动子中,存在生长素、乙烯、茉莉酸甲酯等激素响应元件、低温响应元件和厌氧诱导型元件。烟草瞬时转化试验表明:相对高温能激活OfPSYOfPDSOfHYB的启动子活性,脱落酸能激活OfPDSOfHYB的启动子活性。  结论  高温和脱落酸可能通过调控桂花类胡萝卜素合成基因启动子活性,影响桂花类胡萝卜素的积累。图4表5参28
  • 图  1  OfPSY基因的启动子序列

    Figure  1  Promoter sequence of OfPSY gene

    图  2  OfPDS基因的启动子序列

    Figure  2  Promoter sequence of OfPDS gene

    图  3  OfHYB基因的启动子序列

    Figure  3  Promoter sequence of OfHYB gene

    图  4  瞬时表达分析OfPSYOfPDSOfHYB启动子表达特性

    Figure  4  Transient expression analysis Of OfPSY, OfPDS and OfHYB promoter expression characteristics

    表  1  启动子克隆所用引物

    Table  1.   Primers used for promoter cloning

    引物名称序列(5′→3′)
    OfPDSP-F TTAAATGGACGACTCATGTAATA
    OfPDSP-R CTCAAATTAACAGCAGAAACAT
    OfPSYP-F AAGCTTCAAAATTGCTGCTCAACTCATAC
    OfPSYP-R TCTAGAGCTGATACTGAACTATTAACGGTC
    OfHYBP-F AAGCTTTGGGTCTTACCTAACATCTTGGC
    OfHYBP-R TCTAGAGGACGGTAGTTTCAAGGGGGTG
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    表  2  构建PCAMBIA3301-LUC载体所用引物

    Table  2.   Primers used to construct pCAMbiA3301-LUC vector

    引物名称序列(5′→3′)
    OfPDSP-F GGTACCTTAAATGGACGACTCATGTAATA
    OfPDSP-R CCATGGCTCAAATTAACAGCAGAAACAT
    OfPSYP-F GGTACCAAGCTTCAAAATTGCTGCTCAACTCATAC
    OfPSYP-R CCATGGTCTAGAGCTGATACTGAACTATTAACGGTC
    OfHYBP-F GGTACCAAGCTTTGGGTCTTACCTAACATCTTGGC
    OfHYBP-R CCATGGTCTAGAGGACGGTAGTTTCAAGGGGGTG
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    表  3  OfPSY启动子中的顺式作用元件

    Table  3.   Cis-acting elements in OfPSY promoters

    元件名称数量序列(5′→3′)功能
    AAGAA-motif 1 GTAAAGAAA
    ABRE 1 ACGTG 脱落酸响应元件
    Box 4 1 ATTAAT 参与光响应的部分保守DNA序列
    CAAT-box 20 CAAT 一般元件
    G-box 1 TACGTG 光响应元件
    GARE-motif 1 TCTGTTG 赤霉素响应元件
    GT1-motif 1 GGTTAAT 光响应元件
    MYB 1 TAACCA MYB 结合位点
    MYC 1 CATGTG MYC 结合位点
    P-box 1 CCTTTTG 赤霉素响应元件
    STRE 1 AGGGG
    TATA-box 14 TATA 一般元件
    TCT-motif 1 TCTTAC 光响应元件的一部分
    Unnamed_1 1 CGTGG
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    表  4  OfPDS启动子中的顺式作用元件

    Table  4.   Cis-acting elements in OfPDS promoters

    元件名称数量序列(5′→3′)功能
    ARE 3 AAACCA 厌氧诱导相关的顺式调节元件
    AT~TATA-box 1 TATATA 一般元件
    Box 4 1 ATTAAT 参与光响应的部分保守
    DNA序列
    CAAT-box 21 CAAT 一般元件
    CCGTCC motif 1 CCGTCC
    CGTCA-motif 1 CGTCA 茉莉酸甲酯响应元件
    G-box 1 TACGTG 光响应元件
    GA-motif 1 ATAGATAA 光响应元件
    MBS 2 CAACTG MYB 结合位点
    MYB 1 TAACCA MYB 结合位点
    MYC 1 CATGTG MYC 结合位点
    P-box 2 CCTTTTG 赤霉素响应元件
    TATA-box 9 TATA 一般元件
    TC-rich repeats 1 ATTCTCTAAC 参与防御和胁迫的元件
    TCT-motif 3 TCTTAC 光响应元件的一部分
    Unnamed_1 1 CGTGG
    Unnamed_4 4 CTCC
    WRE3 1 CCACCT
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    表  5  OfHYB启动子中的顺式作用元件

    Table  5.   Cis-acting elements in OfHYB promoters

    元件名称数量序列(5′→3′)功能
    ARE 2 AAACCA 厌氧诱导相关的顺式调节元件
    A-box 1 CCGTCC 顺势调控元件
    ABRE 4 ACGTG 脱落酸响应元件
    AE-box 1 AGAAACTT 光响应元件的一部分
    AT~TATA-box 1 TATATA 一般元件
    AuxRR-core 1 GGTCCAT 生长素响应元件
    CAAT-box 20 CAAT 一般元件
    CCGTCC motif 1 CCGTCC
    CGTCA-motif 1 CGTCA 茉莉酸甲酯响应元件
    ERE 1 ATTTTAAA 乙烯响应元件
    G-box 2 TACGTG 光响应元件的一部分
    G-Box 1 CACGTT 光响应元件的一部分
    GC-motif 1 CCCCCG 参与缺氧特异性诱导的元件
    GT1-motif 2 GGTTAA 光响应元件
    Gap-box 1 CAAATGAA 光响应元件的一部分
    LTR 1 CCGAAA 低温响应元件
    MYC 1 CATGTG MYC结合位点
    Myb 1 TAACTG MYB结合位点
    TATA 1 TATAAAAT 一般元件
    TATA-box 6 TATA 一般元件
    TCCC-motif 1 TCTCCCT 光响应元件的一部分
    TCT-motif 2 TCTTAC 光响应元件的一部分
    Unnamed_1 1 GAATTTAATTAA 60K蛋白质结合位点
    Unnamed_4 9 CTCC
    WRE3 1 CCACCT
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    https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.20220110

    https://zlxb.zafu.edu.cn/article/zjnldxxb/2022//1

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-10
  • 录用日期:  2022-08-16
  • 修回日期:  2022-07-10
  • 网络出版日期:  2022-10-10

桂花OfPSYOfPDSOfHYB基因启动子克隆及表达特性分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
    基金项目:  国家自然科学基金面上资助项目(32072615);中国博士后科学基金第71批面上资助项目(2022M712828)
    作者简介:

    周俊杰(ORCID: 0000-0003-3459-6220 ),从事观赏植物遗传育种研究。E-mail: 747782261@qq.com

    通信作者: 赵宏波(ORCID: 0000-0003-4714-8240),教授,博士,从事观赏植物遗传育种研究。E-mail: zhaohb@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3

摘要:   目的  探究高温和外源脱落酸对桂花Osmanthus fragrans类胡萝卜素生物合成的3个相关基因,包括八氢番茄红素合成酶基因(PSY)、八氢番茄红素脱氢酶基因(PDS)、β-胡萝卜素羟化酶基因(HYB)的调控作用,为阐释桂花类胡萝卜素代谢调控的机制提供研究基础。  方法  根据桂花基因组数据库的序列,从桂花品种‘堰虹桂’‘Yanhong Gui’中克隆OfPSYOfPDSOfHYB基因的启动子序列,并进行生物信息学分析,再构建PCAMBIA3301-LUC载体在烟草Nicotiana benthamiana中瞬时表达,结合高温(37 ℃)和200 mg·L−1脱落酸处理,分析启动子活性。  结果  获得OfPSYOfPDSOfHYB基因的部分启动子,其长度分别为1 908、1 521及1 830 bp。作用元件分析表明:3个启动子中均存在TATA-box和CAAT-box等启动子基本元件、光响应元件、脱落酸响应元件以及MYB和MYC结合位点。此外,在OfPSY启动子中,存在赤霉素响应元件;在OfPDS启动子中,存在茉莉酸甲酯响应元件、赤霉素响应元件、厌氧诱导型元件参与防御和胁迫的元件;在OfHYB启动子中,存在生长素、乙烯、茉莉酸甲酯等激素响应元件、低温响应元件和厌氧诱导型元件。烟草瞬时转化试验表明:相对高温能激活OfPSYOfPDSOfHYB的启动子活性,脱落酸能激活OfPDSOfHYB的启动子活性。  结论  高温和脱落酸可能通过调控桂花类胡萝卜素合成基因启动子活性,影响桂花类胡萝卜素的积累。图4表5参28

English Abstract

周俊杰, 王艺光, 董彬, 赵宏波. 桂花OfPSY、OfPDS和OfHYB基因启动子克隆及表达特性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
引用本文: 周俊杰, 王艺光, 董彬, 赵宏波. 桂花OfPSYOfPDSOfHYB基因启动子克隆及表达特性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
ZHOU Junjie, WANG Yiguang, DONG Bin, ZHAO Hongbo. Cloning and expression characterization of OfPSY, OfPDS and OfHYB gene promoters in Osmanthus fragrans[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
Citation: ZHOU Junjie, WANG Yiguang, DONG Bin, ZHAO Hongbo. Cloning and expression characterization of OfPSY, OfPDS and OfHYB gene promoters in Osmanthus fragrans[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110

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