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      甘藍(lán)硫苷生物合成相關(guān)基因FMOGS—OXS的預(yù)測與分析

      2017-08-12 20:04:10劉蕾宋佳王輝
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年11期
      關(guān)鍵詞:十字花科甘藍(lán)

      劉蕾+宋佳+王輝

      摘要:以擬南芥中控制硫苷生物合成相關(guān)基因家族FMOGS-OX位點(diǎn)基因全長編碼區(qū)及蛋白為參考序列,在甘藍(lán)(Brassica oleraceae L.)基因組數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行Blastn和Blastp檢索,得到具備Score≥100、E值≤10-10、coverage ≥70%條件的甘藍(lán)注釋基因作為候選擬南芥FMOGS-OX的同源基因,并進(jìn)一步進(jìn)行同源性比較、基因結(jié)構(gòu)比較及序列聚類分析。結(jié)果顯示,在甘藍(lán)中發(fā)現(xiàn)3個旁系同源基因Bol010993、Bol029100、Bol031350。甘藍(lán)和擬南芥FMOGS-OX同源基因之間在核酸水平上的相似性為69.4%~83.0%;甘藍(lán)3個FMOGS-OX旁系同源基因間的相似性保持在70.0%~840%。甘藍(lán)Bol010993與擬南芥FMOGS-OX1~FMOGS-OX4的結(jié)構(gòu)較為相似,而Bol029100、Bol031350與擬南芥FMOGS-OX5的結(jié)構(gòu)較相似。系統(tǒng)進(jìn)化分析及共線性分析初步確定,甘藍(lán)中分別存在1個FMOGS-OX2(Bol010993)和2個FMOGS-OX5(Bol029100、Bol031350)基因。

      關(guān)鍵詞:十字花科;甘藍(lán);硫代葡萄糖苷;FMOGS-OX基因

      中圖分類號: S635.03文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號:1002-1302(2017)11-0022-04

      人們對甘藍(lán)的重視主要源于甘藍(lán)中含有一種重要的植物次生代謝產(chǎn)物——硫代葡萄糖苷,它影響著十字花科植物的風(fēng)味,同時在醫(yī)學(xué)上具有一定的保健功能,還有生物防御功能。硫代葡萄糖苷(簡稱硫苷),又叫芥子油苷,甘藍(lán)等十字花科植物中含有硫代葡萄糖苷,硫代葡萄糖苷的基本結(jié)構(gòu)為1個β-D-葡萄糖,連接1個磺酸鹽醛肟基團(tuán)和1個來源于氨基酸的側(cè)鏈[4]。目前已經(jīng)有很多科學(xué)家研究植物中的硫代葡萄糖苷,而且對硫代葡萄糖苷作了進(jìn)一步分析。已有120多種不同的硫代葡萄糖苷被發(fā)現(xiàn)[5-6],它們主要分布在白菜、甘藍(lán)、油菜、芥菜、花椰菜、蕪菁、蘿卜等十字花科植物中,并且?guī)缀跛械氖只浦参锒寄芎铣闪蜍誟6-7]。硫代葡萄糖苷存在于這些植物的根、莖、葉、種子中,在種子中含量最多。人們從芥菜中分離出的第一種硫苷是丙烯基硫苷(singapore)[8]。這些結(jié)果引起了人們的廣泛關(guān)注。

      擬南芥中FMOGS-OX基因在十字花科中存在一個獨(dú)特的亞家族FMOGS-OX1 ~ FMOGS-OX5,并且FMOGS-OX1 ~ FMOGS-OX5各突變體均使磺酰硫苷占總硫苷的比例大大降低[9-11]。另外,酶學(xué)試驗證實(shí),不同的FMOGS-OX對側(cè)鏈長度存在特異性[9-10]。十字花科蔬菜中具有的抗癌物質(zhì)磺酰脂肪族硫苷是FMOGS-OX基因的直接催化產(chǎn)物,因此,研究FMOGS-OX基因具有深遠(yuǎn)的生物技術(shù)前景[12]。本研究在甘藍(lán)基因組測序大背景下,利用生物信息分析為主要技術(shù)手段,充分挖掘甘藍(lán)基因組數(shù)據(jù)庫,并對甘藍(lán)FMOGS-OXS候選基因進(jìn)行預(yù)測及分析。本研究將為甘藍(lán)FMOGS-OXS基因的克隆、甘藍(lán)硫苷積累的分子機(jī)理的探索及富含有益硫苷甘藍(lán)新品種的選育提供理論基礎(chǔ)。

      1材料與方法

      1.1試驗材料

      擬南芥FMOGS-OX家族所包含的5個基因(At1g65860、At1g62540、At1g62560、At1g62570、At1g12140)均來源于TAIR數(shù)據(jù)庫(www.arabidopsis.org);甘藍(lán)基因組及基因注釋數(shù)據(jù)庫來源于NCBI(www.ncbi.nlm.nih.gov);白菜BrFMOGS-OX基因來源于BRAD(http://Brassicadb.org),并參考Wang等的研究結(jié)果[13];系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建所涉及蛋白序列均來源于UniProt(www.uniprot.org)、TAIR(www.arabidopsis.org)和BRAD(http://Brassicadb.org)。

      1.2試驗方法

      利用擬南芥FMOGS-OX1 ~ FMOGS-OX5基因的全長編碼區(qū)序列在甘藍(lán)基因組及注釋基因數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行Blastn、Blastp檢索,得到具備Score ≥100、E值 ≤10-10、coverage ≥70%的甘藍(lán)基因組注釋基因作為候選擬南芥FMOGS-OX基因的同源基因。采用MEGA軟件進(jìn)行多序列比對及聚類分析[14]。序列相似性分析和點(diǎn)陣圖制作分別采用EMBOSS軟件包的Needle程序和polydot程序(emboss.sourceforge.net)。

      2結(jié)果與分析

      2.1甘藍(lán)FMOGS-OX位點(diǎn)基因的預(yù)測

      在甘藍(lán)基因組和44 940個注釋基因 (來源于http://brassicadb.org/brad) 的基礎(chǔ)上,針對擬南芥FMOGS-OX家族中5個硫苷生物合成基因(FMOGS-OX1、FMOGS-OX2、FMOGS-OX3、FMOGS-OX4、FMOGS-OX5)采用Blastn、Blastp程序?qū)Ω仕{(lán)中FMOGS-OX家族相關(guān)基因進(jìn)行檢索分析。對應(yīng)5個擬南芥FMOGS-OX基因,在甘藍(lán)中共找到了3個同源基因(Bol010993、Bol029100、Bol031350)。

      擬南芥中FMOGS-OX基因在脂肪族硫苷側(cè)鏈修飾途徑中起著重要作用,其所編碼的黃素單加氧酶具有使側(cè)鏈上的硫發(fā)生氧化的作用[7]。擬南芥中該家族存在5個旁系同源基因FMOGS-OX1、FMOGS-OX2、FMOGS-OX3、FMOGS-OX4、FMOGS-OX5,均位于擬南芥第1號染色體上,其中FMOGS-OX2(At1g62540)、FMOGS-OX3(At1g62560)、FMOGS-OX4(At1g62570)為tandem基因。甘藍(lán)中預(yù)測的3個FMOGS-OX基因中的Bol029100、Bol031350均分布在第8號染色體上,而Bol010993存在于Scaffold000215,目前該scaffold尚未定位到相應(yīng)的染色體上。

      2.2甘藍(lán)FMOGS-OX基因與擬南芥FMOGS-OX基因的同源比較

      由表2可知,擬南芥和甘藍(lán)FMOGS-OX基因在外顯子數(shù)目、外顯子大小及編碼區(qū)長度等方面較為類似。擬南芥

      FMOGS-OX1~FMOGS-OX4均含有7個外顯子,并且不同旁系同源基因間各相應(yīng)外顯子的長度非常接近,僅有FMOGS-OX3在外顯子1中多3 bp,另外,F(xiàn)MOGS-OX1~FMOGS-OX4的外顯子7稍有差別(分別為216、210、222、222 bp)。盡管擬南芥FMOGS-OX5與FMOGS-OX1~FMOGS-OX4相比缺少2個外顯子,但有趣的是 FMOGS-OX5外顯子4的長度為219 bp,等于FMOGS-OX1~FMOGS-OX4各基因的外顯子4與外顯子5的長度之和(83 bp+136 bp=219 bp);同樣地,F(xiàn)MOGS-OX5的外顯子5長度為 390 bp,等于FMOGS-OX1的外顯子6與外顯子7的長度之和(174 bp+216 bp=390 bp),并且與另外3個旁系同源基因FMOGS-OX2~FMOGS-OX4的外顯子6與外顯子7的長度之和(384 bp、396 bp、396 bp)非常接近。擬南芥中5個旁系同源基因在全基因長度、編碼區(qū)長度、編碼區(qū)所占全基因的比例均較為相似。甘藍(lán)FMOGS-OX的3個旁系同源基因中Bol010993存在7個外顯子,而Bol029100、Bol031350均含5個外顯子。另外,甘藍(lán)FMOGS-OX基因在全基因長度方面差異較大,Bol010993最長,為5 853 bp,Bol031350最短,僅為1 795 bp。甘藍(lán)FMOGS-OX的3個旁系同源基因的編碼區(qū)長度差別不大,其長度分別為1 386、1 347、1 380 bp。對甘藍(lán)和擬南芥FMOGS-OX基因各外顯子區(qū)比對后發(fā)現(xiàn),各同源基因外顯子1~外顯子3長度較為相似;甘藍(lán)Bol010993與擬南芥FMOGS-OX1~FMOGS-OX4非常類似,尤其與FMOGS-OX4在外顯子數(shù)目及大小方面完全相同;而甘藍(lán)Bol029100、Bol031350則與擬南芥FMOGS-OX5較為類似,均含有5個外顯子,特別是外顯子4與FMOGS-OX5的外顯子4長度相同,均為219 bp。擬南芥和甘藍(lán)FMOGS-OX基因編碼區(qū)所占全基因的比例顯示5個擬南芥FMOGS-OX基因的編碼區(qū)所占全基因的比例均在40%左右,其中FMOGS-OX2最小,為35.02%,F(xiàn)MOGS-OX3最大,為4913%;而甘藍(lán)中3個旁系同源基因的編碼區(qū)所占全基因的比例差異明顯,分別為23.68%、70.30%、76.88%。表2擬南芥和甘藍(lán)FMOGS-OX位點(diǎn)基因外顯子數(shù)目、大小及所占基因比例等2.4主要十字花科植物FMOGS-OX位點(diǎn)基因的系統(tǒng)進(jìn)化分析

      對擬南芥(AT)、白菜(CC)、甘藍(lán)3個已有參考基因組物種的FMOGS-OX位點(diǎn)蛋白序列進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。由圖2可知,擬南芥FMOGS-OX1~FMOGS-OX4基因之間親緣關(guān)系較近,而它們與FMOGS-OX5基因的距離相對較遠(yuǎn)。參考甘藍(lán)基因組與擬南芥基因組、甘藍(lán)基因組與白菜基因組間的共線性,初步確定甘藍(lán)中分別存在1個FMOGS-OX2(Bol010993)和2個FMOGS-OX5(Bol029100、Bol031350)基因。同時發(fā)現(xiàn),Bol010993與白菜FMOGS-OX2(Bra027035)聚在同一分支,Bol029100、Bol031350分別與白菜FMOGS-OX5(Bra016787、Bra026988、C5H9Q6)距離較近,這與甘藍(lán)、白菜(均為蕓薹屬)的親緣關(guān)系較近。

      3小結(jié)與討論

      本研究借助生物信息分析手段和技術(shù),在甘藍(lán)中預(yù)測到3個FMOGS-OX旁系同源候選基因(Bol010993、Bol029100、Bol031350)。甘藍(lán)和擬南芥FMOGS-OX同源基因間在核酸水平上的相似性為69.4%~83.3%;甘藍(lán)3個FMOGS-OX旁系同源基因間的相似性保持在70.0%~84.0%。甘藍(lán)Bol010993與擬南芥FMOGS-OX1~FMOGS-OX4基因結(jié)構(gòu)較為相似,而Bol029100、Bol031350與擬南芥FMOGS-OX5基因的結(jié)構(gòu)更為類似。系統(tǒng)進(jìn)化分析及共線性分析初步確定,甘藍(lán)中存在1個FMOGS-OX2(Bol010993)和2個FMOGS-OX5基因(Bol029100、Bol031350)。

      擬南芥、甘藍(lán)、白菜基因組大小分別為157、520、485 Mb[4,15-16],而且有研究表明,白菜和甘藍(lán)基因組存在多倍化事件[13]。與多倍化事件理論上伴隨的同源基因多拷貝現(xiàn)象相悖,在擬南芥中存在5個FMOGS-OX旁系同源基因,與Wang等在白菜中的研究結(jié)果[16]類似,甘藍(lán)中也發(fā)現(xiàn)3個旁系同源基因,這也暗示在擬南芥進(jìn)化途徑中,出現(xiàn)過FMOGS-OX基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)座、重組等現(xiàn)象,其中FMOGS-OX2~FMOGS-OX4為tandem基因,F(xiàn)MOGS-OX5中存在外顯子融合等現(xiàn)象也從側(cè)面印證了這一推測[12]。

      擬南芥FMOGS-OX基因家族包含F(xiàn)MOGS-OX1~FMOGS-OX5 5個基因,F(xiàn)MOGS-OX1~FMOGS-OX5各突變體均大大降低磺酰脂肪族硫苷的數(shù)量,并且FMOGS-OX各基因還對脂肪族硫苷側(cè)鏈存在特異性[9-10,13]。有研究認(rèn)為,甘藍(lán)中4-甲基亞磺酰-3-丁烯硫苷(gucoraphanin,GRA)的含量較高,也是公認(rèn)的抗癌蔬菜紫甘藍(lán)和青花菜(均為甘藍(lán)類蔬菜)的主要抗癌活性成分[11],因此,F(xiàn)MOGS-OX基因具有廣泛的生物技術(shù)應(yīng)用前景[17]。由于擬南芥中存在5個FMOGS-OX旁系同源基因,這樣使得擬南芥中硫苷的遺傳變異更為復(fù)雜;而在甘藍(lán)中僅發(fā)現(xiàn)了3個FMOGS-OX旁系同源基因(Bol010993為FMOGS-OX2,Bol029100、Bol031350均為FMOGS-OX5),這有利于進(jìn)一步人為操縱甘藍(lán)中磺酰硫苷的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。

      參考文獻(xiàn):

      [1]董靜,王利國. 甘藍(lán)發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律及降低方法[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2015,31(5):1161-1165.

      [2]顧閩峰,王乃頂,王偉義,等. NaCl脅迫對結(jié)球甘藍(lán)幼苗生長及體內(nèi)離子分布的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2015,31(3):638-644.

      [3]Ishida M,Hara M,F(xiàn)ukino N,et al. Glucosinolate metabolism,functionality and breeding for the improvement of Brassicaceae vegetables[J]. Breeding Science,2014,64(1):48-59.

      [4]李蔚,劉莉莎,李仁,等. 十字花科蔬菜基因組含量的測定與分析[J]. 植物遺傳資源學(xué)報,2011,12(1):103-106.

      [5]Grubb C D,Abel S. Glucosinolate metabolism and its control[J]. Trends in Plant Science,2006,11(2):89-100.

      [6]Halkier B A,Gershenzon J. Biology and biochemistry of glucosinolates[J]. Annual Review of Plant Biology,2006,57:303-333.

      [7]廖小軍,胡小松,辛力. 食品和飼料中硫代葡萄糖苷及其降解產(chǎn)物[J]. 食品科學(xué),1999,20(12):19-21.

      [8]何榕,姜子濤,李榮. 硫代葡萄糖苷的定量分析研究進(jìn)展[J]. 食品研究與開發(fā),2006(7):206-209.

      [9]Hansen B G,Kliebenstein D J,Halkier B A. Identification of a flavin-monooxygenase as the S-oxygenating enzyme in aliphatic glucosinolate biosynthesis in Arabidopsis[J]. Plant Journal,2007,50(5):902-910.

      [10]Li J,Hansen B G,Ober J A,et al. Subclade of flavin-monooxygenases involved in aliphatic glucosinolate biosynthesis[J]. Plant Physiology,2008,148(3):1721-33.

      [11]Schlaich N L. Flavin-containing monooxygenases in plants:looking beyond detox[J]. Trends in Plant Science,2007,12(9):412-418.

      [12]Juge N,Mithen R F,Traka M. Molecular basis for chemoprevention by sulforaphane:a comprehensive review[J]. Cellular & Molecular Life Sciences,2007,64(9):1105-1127.

      [13]Wang X W,Wang H Z,Wang J,et al. The genome of the mesopolyploid crop species Brassica rapa[J]. Nature Genetics,2011,43(10):1035-1039.

      [14]Tamura K,Dudley J,Nei M,et al. MEGA4:molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0[J]. Molecular Biology & Evolution,2007,24(24):1596-1599.

      [15]Johnston J S,Pepper A E,Hall A E,et al. Evolution of genome size in Brassicaceae[J]. Annals of Botany,2005,95(1):229-235.

      [16]Wang H,Wu J,Sun S,et al. Glucosinolate biosynthetic genes in Brassica rapa[J]. Gene,2011,487(2):135-142.

      [17]董莉,任雪松,李成瓊,等. 甘藍(lán)硫甙組分和含量分析[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,34(12):34-38.焦翠翠,郭妍妍,吳均章,等. 水稻Ds標(biāo)記的曲穗突變體的分子鑒定[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45(11):26-29.

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