文献类型： 中文期刊

作者： 狄少康 ¹ ; 尹青岗 ² ; 夏亚迎 ¹ ; 庞永珍 ¹ ;

作者机构： 1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所

2.中国科学院植物研究所

关键词： 大豆;糖基转移酶基因;类黄酮;黄酮醇

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2019 年 020 期

页码： 3507-3519

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： [背景]类黄酮是大豆中积累的一类重要的植物次生代谢产物,参与大豆的生长、发育和抗逆等诸多生理活动.由UDP-糖基转移酶(UGT)催化的糖基化修饰是类黄酮生物合成的关键步骤.[目的]通过系统研究大豆UGT73C19编码重组酶的体外酶活特性和体内特性,完善大豆黄酮类化合物合成和积累的机制,为大豆品质的遗传改良提供基因资源和理论基础.[方法]通过高效液相色谱(HPLC)的方法检测大豆核心种质资源叶片中类黄酮的种类和含量,通过qRT-PCR的方法检测了UGT的表达水平.以大豆Williams 82叶片cDNA为模板,克隆得到UGT73C19的编码区序列.使用MEGA5和DNAMAN软件进行多重序列比对,并构建进化树.通过原核表达系统获得UGT73C19的重组蛋白,分析UGT73C19重组蛋白对各种类黄酮苷元的糖基转移活性,并通过高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)对产物进行鉴定,确定重组蛋白的糖基化位点.利用qRT-PCR技术对UGT73C19在大豆不同组织的表达水平进行分析.构建植物过量表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,获得UGT73C19表达量高的纯合株系,检测转基因株系叶片和种子中类黄酮的种类和含量.[结果]通过HPLC分析大豆核心种质资源叶片类黄酮成分,发现不同品种中类黄酮的成分和含量存在明显差异.根据类黄酮成分的不同,将大豆核心种质分为12种不同的类型.大豆核心种质资源叶片中总黄酮的含量与UGT73C19的表达水平呈正相关关系.克隆得到UGT73C19的编码区序列,全长1 482 bp,编码493个氨基酸,UGT73C19蛋白在C-端有一个保守的PSPG结构域.体外酶活分析表明,重组的UGT73C19蛋白对6种类黄酮苷元(山奈酚、槲皮素、杨梅素、芹黄素、大豆苷元和染料木素)都具有糖基转移活性,其中对槲皮素的催化效率最高;糖基化位点分别位于类黄酮的5位和7位羟基上,重组UGT73C19蛋白的糖基化底物和位点具有多样性.过量表达UGT73C19的拟南芥叶片和种子中的类黄酮总量明显升高,其中叶片中总黄酮含量提高49%-70%,种子中总黄酮的含量提高34%-37%;尤其是种子中槲皮素3-O鼠李糖的含量显著增加.[结论]UGT73C19蛋白是催化合成大豆中多个类黄酮糖苷的关键糖基转移酶,过量表达UGT73C19可以提高转基因植物中黄酮醇糖苷和类黄酮的含量.