CN111733165A - 一种促进花青苷合成的PyWRKY26基因及其重组表达载体与应用 - Google Patents

一种促进花青苷合成的PyWRKY26基因及其重组表达载体与应用 Download PDF

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Abstract

一种促进花青苷合成的WRKY基因及其重组表达载体与应用,WRKY基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1和SEQ ID No.2所示。WRKY基因在促进梨果皮色泽花青苷合成的应用,为促进梨果皮花青苷的积累的分子育种提供新的基因资源,为实施绿色农业提供新的遗传资源,该遗传资源的开发利用有利于降低农业成本和实现环境友好。

Description

一种促进花青苷合成的PyWRKY26基因及其重组表达载体与 应用
技术领域
本发明属于植物基因工程领域,涉及促进花青苷合成的PyWRKY26基因及其重组表达载体的构建与应用,具体涉及从梨中分离、克隆得到一个参与梨果皮花青苷生物合成相关的WRKY家族成员 PyWRKY26基因及其应用。
背景技术
梨(Pyrus L.)是世界上最常见和最受欢迎的水果之一,红梨因其美丽的外观和丰富的花青素而深受消费者喜爱(Wu et al.,2013)。在植物组织中,花青素被广泛发现为具有多种生理功能的重要黄酮类化合物,有助于授粉,种子传播和抵抗恶劣的环境条件(Winkel-Shirley,2001)。此外,花青素具有显著的抗氧化活性,对人类健康具有潜在益处,如降低癌症,炎症和冠状动脉硬化的风险(Butelli et.al,2008;Sun et al, 2014)。
众所周知,花青素生物合成受到关键结构基因和转录因子的调控,包括7种酶基因:苯丙氨酸解氨酶 (PAL),查尔酮合成酶(CHS),查尔酮异构酶(CHI),氟萘酮3-羟化酶(F3H),二氢氟维醇-4-还原酶(DFR),花色素合成酶/无色花青素双加氧酶(ANS/LDOX),UDP-葡萄糖:类黄酮3-O-葡糖基转移酶(UFGT)。此外,生物合成的花青素被转运到液泡储存器中依赖于已经报道了的花青素转运的三种机制:谷胱甘肽S-转移酶(GST)介导的转运,膜转运和囊泡运输(Gomez et al.,2011;Zhao and Dixon, 2009)。有证据表明,GST作为花青素的载体,可以通过ABC跨膜转运蛋白(Marrs et.al,1995)将花青素从细胞质中调动到液泡膜中;据报道,液泡膜上存在大量的转运蛋白和通道,如苹果酸转运蛋白(TDT);交配型色素转运(ABC转运蛋白),这些转运蛋白的活性直接或间接依赖于焦磷酸盐激发的液泡膜质子泵产生的质子梯度(Kim et al.,2013)。
通过形成MBW转录复合物,MYB,bHLH和WD40蛋白可以调节结构基因(Holton andCornish, 1995)。MYBs作为调节花青素生物合成的关键因子已被广泛研究。据报道,苹中的MdMYB10, MdMYB1,MdMYB110a;草莓中的FaMYB10,杨梅中的MrMYB1;梨中的TFs PyMYB10,PyMYB114等,通过形成MBW转录复合物(Espley et al,2007;Li et al,2012;Kadomura-Ishikawa et al,2015;Yao et.al,2017) 来协同调控花青素的生物合成。
除MBW复合物外,其他转录因子,如NAC,ERF,HY5,BBX22和WRKY20(Zhou et al.,2105;Wang et al.,2016;Alessandra Amato.et al,2016)等可以通过间接或直接结合MBW复合物来调节花青素的生物合成。最近,有几篇报道表明WRKY蛋白与花青素生物合成的调节有明显的相关性,例如,矮牵牛中的 WRKY TF PhPH3通过在MBW复合体下游发挥作用导致花瓣颜色的变化,Amato等人还证明VvWRKY26,即葡萄的Ph Ph3同源基因,诱导黄酮类化合物的积累(Alessandra Amato.et al,2016);在苹果中, MdWRKY40是诱导花色素苷生物合成中的关键调节剂(An et al,2019),在梨中,Yang等证明了WRKY 家族与红皮梨中的花青素生物合成有关(Yang et.al.,2105)。然而,WRKYs是否通过与红梨中的TFs PyMYB114,PyMYB10和PybHLH3相互作用而参与花青素生物合成尚不清楚,有待进一步研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种促进花青苷合成PyWRKY基因及其重组表达载体与应用。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:一种促进花青苷合成的PyWRKY26基因,所述促进花青苷合成的PyWRKY26基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:一种由权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因编码的蛋白,所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:一种含有权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因的宿主菌。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:一种克隆所述的促进花青苷合成的 PyWRKY26基因的引物对,上游引物PyWRKY26-F1序列如SEQ ID No.3所示,下游引物PyWRKY26-R1序列如SEQ ID No.4所示。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:所述的促进花青苷合成的PyWRKY26 基因在促进梨果皮花青苷合成中的应用。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:促进花青苷合成的PyWRKY26基因在促进梨果皮中花青苷合成中的应用,所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因联合PyMYB114基因、 PyMYB10基因和PybHLH3基因在促进梨果皮中花青苷合成中的应用;所述的PybHLH3基因核苷酸序列如SEQ ID No.5所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ IDNo.6所示,克隆PybHLH3基因的引物对,上游引物PybHLH3-F1序列如SEQ ID No.7所示,下游引物PybHLH3-R1序列如SEQ ID No.8所示。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:一种含有权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因的重组表达载体。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:所述的促进花青苷合成的PyWRKY26 基因的重组表达载体,以pSAK277为出发载体,将权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因插入EcoR I和Xbal I位点之间所得。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:所述的促进花青苷合成的PyWRKY26 基因的重组表达载体在促进梨果皮中花青苷合成中的应用。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供的技术方案是:所述的应用,其特征在于:促进花青苷合成的PyWRKY26基因的重组表达载体联合含PybHLH3基因的重组载体在梨果皮中花青苷合成中的应用。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有的优点是:
1.PyWRKY26基因在促进梨果皮中花青苷合成的应用,为促进梨果皮中花青苷的积累的分子育种提供新的基因资源,为实施绿色农业提供新的遗传资源,该遗传资源的开发利用有利于降低农业成本和实现环境友好。
2.本发明将转录因子PyWRKY26与辅助因子PyMYB114基因;PyMYB10基因和PybHLH3共转化草莓果实和烟草叶片导致草莓果实和烟草叶片花青苷大量积累,并经生物学功能验证,表明本发明克隆 PyWRKY26与辅助因子PyMYB114基因,PyMYB10基因和PybHLH3联合促进梨果皮中花青苷合成转运的功能。
附图说明
图1.A.基因WRKYs在红茄及其绿色突变体的不同发育阶段的基因转录本丰度。R1,R2,R3表示红茄梨在果实发育的40,55,85天;G1,G2,G3表示红茄梨的绿色突变体在40,55,85天。B.对基因AtWRKY4(At1g13960.1),PhPh3(AMR43368),FvWRKY44(XM_004302784.1),NtWRKY2 (AB063576),PtWRKY(XM_002326290.1),PyWRKY26(Pbr013092.1),PyWRKY12(PrWRKY12) 和AtWRKY6(At3g58710)进行序列比对。黑色,红色和蓝色显示相同,具有保守域相似的氨基酸残基。 WRKY-DNA结构域以β2,β3和β4正方形显示。C.在系统发育树中分析了不同物种的WRKY基因。通过Mega 7软件采用相邻连接法对C端WRKY域进行序列比对分析。D.梨中WRKYs基因的染色体定位。
图2.A.在花后30、60和90天收集的红茄梨和金政1号梨的外观图和花青苷含量的测定。B.通过 RT-qPCR分析花青素代谢相关的结构基因和调节基因的表达水平。在P<0.05的水平上用小写字母表示出显著差异。在P<0.01的水平上用大写字母显示出极显著差异。标记三个生物学重复的误差线。
图3为本发明PyWRKY26与其它转录因子形成调控复合体共转化促进烟草叶片中花青苷积累。
其中:A.注射后5天的烟草叶外观:a,pSAK277;b,PyMYB10;c,PyMYB114;d,PybHLH3; e,PyWRKY31;f,PyWRKY26;g,PyMYB10+PybHLH3;h,PyMYB114+PybHLH3;i,PyMYB114 +PyWRKY31;j,PyMYB114+PyWRKY26;k,PyMYB10+PyMYB114+PybHLH3;l,PyMYB114+PybHLH3+PyWRKY31;m,PyMYB114+PybHLH3+PyWRKY26;n,PyMYB10+PyMYB114+ PybHLH3+PyWRKY31;o,PyMYB10+PyMYB114+PybHLH3+PyWRKY26。B.颜色差异显示为L*, a*和b*的值。在P<0.05的水平上用小写字母表示显著差异。在P<0.01的水平上用大写字母显示极显著性差异。图中标记六个生物学重复的误差线。C.测定烟草叶中总花色苷含量。
图4为本发明PyWRKY26与其它转录因子形成调控复合体共转化促进草莓果实中花青苷积累。
其中:A为注射5天后出现的草莓表型,a,pSAK277;b,PyMYB10;c,PyMYB114;d,PybHLH3; e,PyWRKY31;f,PyWRKY26;g,PyMYB10+PybHLH3;h,PyMYB114+PybHLH3;i,PyMYB114+ PyWRKY31;j,PYMYB114+PyYMYR26;10PyMYB114+PybHLH3+PyWRKY31;m,PyMYB114+ PybHLH3+PyWRKY26;n,PyMYB10+PyMYB114+PybHLH3+PyWRKY31;o,PyMYB10+PyMYB114 +PybHLH3+PyWRKY26。B.用L*,a*和b*的值显示颜色差异。小写字母表示在P<0.05的水平上有显著性差异,大写字母表示在P<0.01的水平上极显著差异。标记六个生物学重复的误差线。(C)总花色苷含量的测量。标记有三个生物学重复的误差线。(d-i)RT-qPCR分析基因FvDFR,FvANS,FvUFGT, FvGST,FvABC转运蛋白和FvAVP的表达水平。用小写字母表示在P<0.05的水平上有显著差异。在P<0.01 水平用大写字母显示出极显著性差异。误差线显示平均值的标准误差(n=3)
图5双荧光素酶报告基因测定法验证PyMYB10,PyMYB114,PybHLH3和PyWRKY26共转化激活了 PyDFR,PyANS,PyUFGT,PyGST,PyABC转运蛋白和PyAVP1/2启动子的活性。LUC/REN值用于表达启动子激活活性。误差线代表三个生物学重复的误差。
图6PyWRKY26与PybHLH3的体内相互作用。A.双萤光素酶报告系统验证PybHLH3和PyWRKY26 共转化活性。B.NLuc,CLuc和NLuc/CLuc构建体的模型。C.在幼嫩的烟叶中进行萤火虫萤光素酶互补分析。标记六个生物学重复的误差线。**,P<0.01。D.基因PyWRKY26与PybHLH3相互作用的验证。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1-6。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1:本发明通过转录组数据和生物信息学分析筛选候选WRKY基因
Yang等研究报道,通过RT-qPCR分析在红皮梨中与花青素生物合成有关的WRKY家族的基因信息。为了鉴定WRKY基因在控制红梨花色素苷生物合成转运中的功能,通过红茄梨及其绿色突变体的转录组数据分别筛选和分析了花后40d,55d,85d天的WRKYs的66个差异表达基因(图1的A)。此外,使用 Mega 7软件构建系统发育树。结果表明,基因Pbr013092.1(命名为PyWRKY26)与已经报道的花青素相关基因,如TFs AtWRKY4,FvWRKY44,NtWRKY2,Ph Ph3,PtWRKY1和AtWRKY6具有高度同源性和最相似的预测蛋白质序列(图1的B,图1的C),在此基础上结合染色体定位分析,最终确定了位于Chr 3 和Chr 5的PyWRKY26(Pbr13092.1)基因为候选基因。
实施例2:评估梨中PyWRKY26与花青素积累和其他调节花青素生物合成的因素的相关性
为了确认PyWRKY26与花色苷和花色苷相关的TF的相关性,在不同发育阶段测定了红皮梨红茄和绿皮梨金政1号果皮中花青素含量。结果表明,红茄梨的花色苷含量随果实发育而增加,并且高于金政1号梨(图2的A)。此外,发现在红茄梨中基因PyDFR,PyANS,PyUFGT,PyMYB10,PyMYB114,PybHLH3, PyWRKY26,PyWRKY31,PyGST的表达水平远远高于金政1号(PyABC转运蛋白,PyAVP1和PyAVP2除外)(图2的B)。
实施例2:本发明红茄梨中PyWRKY26基因的克隆和重组载体的构建
1、从红茄梨中提取RNA:红茄梨的总RNA的提取采用Plant Total RNA IsolationKit Plus(Foregene,RE-05022)试剂盒,按照该试剂盒提供的操作说明书操作,具体为:取500mg冷冻干燥后的红茄梨果皮置于研钵中,加入液氮充分研磨至细粉末;吸取500μLBuffer PSL1于2mL离心管中,加入10μLβ-巯基乙醇,混匀;用液氮遇冷的蓝色枪头刮取磨好的适量(约50mg)粉末转入Buffer PSL1中,漩涡震荡混匀;室温静置5min后加入100μLBufferPS,轻柔混匀;将所有液体转移至DNA-Cleaning Column中,12000rpm 离心2min后去除过滤柱,保留收集管内上清液;小心转移上清液300mL至新的2mL离心管中,加入450mLBuffer PSL2,轻柔混匀;取500μL混合液转移至RNA-only Column中,12000rpm离心1min后弃掉废液;向RNA-only Column中加入500μLBuffer PRW1,离心1min后弃掉废液;加入700μL无水乙醇,离心1min 后弃掉废液;向RNA-only Column中加入700μL Buffer PRW2,12000rpm离心1min,弃掉废液,并重复一次此步骤;12000rpm离心2min,弃掉收集管;将RNA-only Column转移至新的2mL离心管中,向膜中央滴入60μL于65℃预热的RNase-FreeddH2O,室温放置2min,12000rpm离心1min后收集RNA。取2μL 的RNA跑琼脂糖凝胶电泳,根据条带亮度估算RNA的浓度,并于-80℃冰箱保存备用。
2、第一链cDNA的合成采用Prime Script TM RT Master Mix(Takara)反转录试剂盒(按照该试剂盒提供的说明书操作)。反转录体系为10μL:5×Prime Script RT MasterMix 2μL,total RNA 3μL,RNase-Free ddH2O 5μL。反应体条件为37℃,15min;85℃,5s;4℃,∞。得到的cDNA可放置-20℃冰箱保存。经反转录得到的第一链cDNA用于扩增PyWRKY26基因编码区全长。扩增基因引物对为:
-3’(SEQ ID No.6);PyWRKY26-F1:5’-actagtggatccaaagaattcATGGCCTCCTCTTCAGGGAG
-3’(SEQ ID No.7);PyWRKY26-R1:5’-tcattaaagcaggactctagaTCAGCACAGCAATGATTCAAAAA-3’(SEQ ID No.8)。超保真DNA聚合酶
Figure RE-GDA0002643724670000051
Super-Fidelity DNA Polymerase(P505-d1)购自诺唯赞生物科技公司。扩增的反应体系为50μL中包括200ng cDNA,2×Phanta Max Buffer 25μL,10mM dNTP 1μL,Phanta Max Super-Fidelity DNA Polymerase(1U/μl)1μL,10μM 2μL上述引物,加ddH2O至50μL。PCR反应在 eppendorf扩增仪上按以下程序完成:95℃,预变性3分钟,95℃变性15秒,60℃退火15秒,72℃延伸 90秒,35个热循环,72℃延伸5分钟,4℃保存。产生一条单一PCR条带产物。
PCR产物经1%的琼脂糖凝胶电泳检测后,用AxyGEN小量胶回收试剂盒(购自爱思进生物技术杭州有限公司,中国)回收DNA片段,步骤参照使用说明书。回收纯化的DNA溶液与双酶切(EcoRI/XbaI) 的线性pSAK277载体进行连接反应,重组酶
Figure RE-GDA0002643724670000053
II OneStep Cloning Kit(货号:C112-01)购自诺唯赞生物科技公司,并按说明书步骤操作。连接反应体系总体积是10μL,其中包括2μL的5×CE II Buffer,50~200ng线性化克隆载体,50~200ng插入片段扩增产物,1μL
Figure RE-GDA0002643724670000052
II。37℃连接30min。待反应完成后,立即将反应放置于冰水浴中冷却5min,反应产物可直接进行转化。转化采用热击法(参照《分子克隆实验手册》第三版,科学出版社,2002)转化大肠杆菌DH5α,在含有50mg/L壮观霉素的 LB固体平板中筛选阳性克隆,挑取5个阳性克隆测序(由上海英骏生物技术有限公司完成)。测序结果表明,PyWRKY31基因编码区全长为1821bp,其核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示,PyWRKY26基因编码区全长为1752bp,其核苷酸序列为SEQ ID NO.2所示,本发明证明PyWRKY26与辅助因子PybHLH3联合促进红皮梨中花青苷积累的新的功能应用。
辅助因子PybHLH3克隆的模板是茄梨cDNA,PCR扩增的正向引物序列是PybHLH3-F1:5’- actagtggatccaaagaattcATGGCTGCACCGCCGCCA-3’(SEQ ID NO.11);反向引物序列是PybHLH3-R1:5’- tcattaaagcaggactctagaTTAAGAGTCAGATTGGGGTATAATTTG-3’(SEQ IDNO.12),扩增的反应体系为50 μL中包括200ng cDNA,2×Phanta Max Buffer 25μL,10mMdNTP 1μL,Phanta Max Super-Fidelity DNA Polymerase(1U/μl)1μL,10μM 2μL上述引物,加ddH2O至50μL。PCR反应在eppendorf扩增仪上按以下程序完成:95℃,预变性3分钟,95℃变性15秒,60℃退火15秒,72℃延伸90秒,35个热循环,72℃延伸5分钟,4℃保存。PCR扩增的产物通过1%琼脂糖凝胶电泳检测后,用AxyGEN小量胶回收试剂盒 (购自爱思进生物技术杭州有限公司,中国)回收DNA片段,回收纯化的DNA溶液与双酶切(EcoRI/XbaI) 的线性pSAK277载体进行连接反应,重组酶
Figure RE-GDA0002643724670000061
II One Step Cloning Kit(货号:C112-01)购自诺唯赞生物科技公司,并按说明书步骤操作。连接反应体系总体积是10μL,其中包括2μL的5×CE II Buffer,50~200ng线性化克隆载体,50~200ng插入片段扩增产物,1μL
Figure RE-GDA0002643724670000062
II。37℃连接30min。待反应完成后,立即将反应放置于冰水浴中冷却5min,反应产物可直接进行转化。转化采用热击法(参照《分子克隆实验手册》第三版,科学出版社,2002)转化大肠杆菌DH5α,在含有50mg/L壮观霉素的 LB固体平板中筛选阳性克隆,挑取5个阳性克隆测序(由上海英骏生物技术有限公司完成)。测序结果表明,PybHLH3编码区基因全长为2010bp,其核苷酸序列为SEQ ID NO.9所示,构建重组载体命名为 pSAK277-PybHLH3;应用冻融法将上述重组载体导入到农杆菌GV3101中。
实施例3:本发明WRKY26基因与其它的共作用因子PyMYB10,PyMYB114以及PybHLH3共转化导致烟草叶片花青苷积累
促进花青苷合成的PyWRKY26基因联合PyMYB10,PyMYB114以及PybHLH3基因在促进烟草叶片中花青苷合成中的应用;所述的PyMYB10基因核苷酸序列如SEQ ID No.13所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.14所示,所述的PyMYB114基因核苷酸序列如SEQ IDNo.15所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.16所示;所述的PybHLH3基因核苷酸序列如SEQ ID No.9所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.10所示。
通过瞬时转化烟叶来验证PyWRKY26在花色苷合成中的功能。如图3的A所示,注射空载体pSAK277 作为阴性对照,当PyWRKY 26单独与PyMYB114转化时未观察到色素沉着,在PyMYB114或PyMYB10与 PybHLH3共转化后观察到少量色素沉着。当PyWRKY26与PyMYB114,PyMYB10和PybHLH3共转化时,色素沉着大大增强。此外,用色差计分析了烟叶中的花色苷含量,L*,a*,b*值的变化与预期一致(图3 的B)。当PyWRKY26参与共转化时,烟草中的花色苷含量显着高于仅PyMYB114,PyMYB10和PybHLH3 共转化(图3的C)(P<0.01)。以上结果表明PyWRKY26与PyMYB10,PyMYB114和PybHLH3的共转化可以显着促进花青素的合成。
实施例4:本发明PyWRKY26基因与其它的共作用因子PyMYB10,PyMYB114以及PybHLH3共转化导致草莓中花青苷积累
促进花青苷合成的PyWRKY26基因联合PyMYB10,PyMYB114以及PybHLH3基因在促进烟草叶片中花青苷合成中的应用;所述的PyMYB10基因核苷酸序列如SEQ ID No.13所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.14所示,所述的PyMYB114基因核苷酸序列如SEQ IDNo.15所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.16所示;所述的PybHLH3基因核苷酸序列如SEQ ID No.9所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.10所示。
为了进一步鉴定PyWRKY26在花色苷合成中的功能,在草莓容器中进行了瞬时转化。如图4的A所示,将pSAK277计数为空载体,未观察到色素沉着。变化模式与烟叶相似,PyMYB114+PyWRKY26共转化,未观察到色素沉着。当PyMYB10+PybHLH3或PyMYB114+PybHLH3共转化时,可以观察到一些色素沉着。当共注射PyMYB114,PyMYB10和PybHLH3时,可以观察到更深的颜色变化。同时,当将三个TF PyMYB114,PyMYB10和PybHLH3与PyWRKY26共注射时,花色苷的积累大大增加。此外,L*,a*和 b*值的变化还受到草莓果实外观颜色变化的影响(图4的B)。当将PyWRKY26与PyMYB114,PyMYB10 和PybHLH3共注入时,草莓中的总花色苷含量显着高于仅PyMYB114,PyMYB10和PybHLH3的共转化(图 4的C)(P<0.01)。总体而言,PyWRKY26与PyMYB10,PyMYB114和PybHLH3的共转化可显着增强草莓中花色苷的生物合成。
实施例5:RT-qPCR分析草莓果实中花色苷生物合成和液泡运输相关基因的表达水平
为了研究PyWRKY26如何调节花色苷代谢,通过RT-qPCR分析评估了草莓果实中花色苷生物合成和运输相关的六个结构基因。FvDFR,FvANS,FvUFGT先前已被报道用于控制花色苷的生物合成。其他三个基因,FvGST,FvABC转运蛋白,FvAVP被认为是参与花色苷转运的关键基因。如图4的D-G所示, PyWRKY26与PyMYB10,PyMYB114和PybHLH3的共转化显着增强了FvDFR,FvANS,FvUFGT和FvGST 基因的表达水平。与单独的pSAK277相比,当草莓果实中的四个TF共转化时,FvAVP和FvABC转运蛋白的基因表达被显着抑制(图4的H和4I)。RT-qPCR分析表明,在草莓果实中,四个TFs,PyMYB10, PyMYB114,PybHLH3和PyWRKY26的共转化可通过上调FvDFR,FvANS,FvUFGT和FvGST基因下调 FvAVP和FvABC转运蛋白的基因表达来促进花色苷的合成和转运。
实施例6:通过双荧光素酶报告系统验证转录调节复合物的相互作用
使用双荧光素酶报告系统来验证我们的候选转录因子对花青苷代谢相关基因(包括PyDFR,PyANS, PyUFGT,PyGST,PyABC转运蛋白和PyAVP1/2)在烟草中的相互作用。结果表明,与PybHLH3共转化的PyMYB10和PyMYB114可以激活这些启动子的活性,另外的TFPyWRKY26可以显着增强PyDFR,PyANS, PyUFGT和PyGST启动子的活性。此外,与pSAK277相比,当PyMYB114,PyMYB10,PybHLH3和PyWRKY26 共同转化时,PyABC转运蛋白和PyAVP1/2启动子的反式活性没有明显激活(图5的E-G)。这些结果表明,PyWRKY26通过与PyMYB10+PyMYB114+PybHLH3配合物协同调节花色苷的积累。
实施例7:验证PybHLH3与PyWRKY26的相互作用
为了进一步探索TFs PyMYB114,PybHLH3,PyWRKY26的作用模式,克隆了PyMYB114的上游2Kb 启动子,并通过双荧光素酶报告系统分析法在烟叶中进行了分析。如图6的A所示,与PyWRKY26和 PybHLH3的共转化对PyMYB114的启动子序列具有比包括PyWRKY31在内的其他因素更强的激活作用。为了进一步确定PybHLH3与PyWRKY26的相互作用,进行了基于烟草的完整荧光素酶互补测定。PybHLH3 插入了萤光素荧光素酶(NLuc)的N端区域,而PyWRKY26连接到萤光素荧光素酶(CLuc)的C端区域 (图6的B)。NLuc-PybHLH3和CLuc-PyWRKY26构建体的共表达显示出最强的恢复强烈荧光素酶活性的能力(P<0.01)。同时,对于任何对照组,均未观察到明显的荧光素酶活性(图6的C)。
然后采用Y2H试验进一步验证PyWRKY26与PybHLH3的相互作用。PyWRKY26和PybHLH3的全长序列分别插入pGBKT7和pGADT7中。结果表明,在AH109酵母细胞中共转化的PyWRKY26和PybHLH3 可以在SD-Trp-Leu和SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade培养基上观察到正常生长(图6的D)。最重要的是,该结果表明PyWRKY26在体内与PybHLH3有相互作用。
参考文献
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以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例,并非企图具以对本发明做任何形式上之限制,是以,凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更,皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。
序列表
<110> 合肥工业大学
<120> 一种促进花青苷合成的PyWRKY26基因及其重组表达载体与应用
<140> 2019113859463
<141> 2019-12-29
<160> 12
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1752
<212> DNA
<213> '红茄'梨
<400> 1
atggcctcct cttcagggag cttagaaacc tcagcaaact cacacccagc agccttcact 60
ttctcaacgc acccattcat gaccaactcc ttctccgacc tcttagaagc cggcacagat 120
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500 505 510
Arg Ser Ser Ser Cys Lys Glu Leu Arg Ser Gly Leu Thr Val Val Glu
515 520 525
Arg Thr Gln Gly Gly Pro Pro Gly Ser Asp Lys Arg Lys Leu Arg Ile
530 535 540
Val Glu Gly Ser Gly Gly Val Ala Ile Gly Lys Ala Lys Val Met Glu
545 550 555 560
Asp Ser Pro Pro Pro Pro Pro Pro Pro Pro Pro Gln Pro Glu Pro Ser
565 570 575
Pro Thr Pro Met Val Thr Gly Thr Ser Leu Glu Val Ser Ile Ile Glu
580 585 590
Ser Asp Gly Leu Leu Glu Leu Gln Cys Pro Tyr Arg Glu Gly Leu Leu
595 600 605
Leu Asp Val Met Gln Thr Leu Arg Glu Leu Arg Ile Glu Thr Thr Val
610 615 620
Val Gln Ser Ser Leu Asn Asn Gly Phe Phe Val Ala Glu Leu Arg Ala
625 630 635 640
Lys Val Lys Asp Asn Val Ser Gly Lys Lys Val Ser Ile Thr Glu Val
645 650 655
Lys Arg Val Ile Asn Gln Ile Ile Pro Gln Ser Asp Ser
660 665
<210> 7
<211> 39
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 7
actagtggat ccaaagaatt catggctgca ccgccgcca 39
<210> 8
<211> 48
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 8
tcattaaagc aggactctag attaagagtc agattggggt ataatttg 48
<210> 9
<211> 735
<212> DNA
<213> '红早酥'梨
<400> 9
atggagggat ataacgttaa cttgagtgtg agaaaaggtg cctggactcg agaggaagac 60
aatcttctca ggcagtgcat tgagattcat ggagagggaa agtggaacca ggtttcatac 120
aaagcaggct taaacaggtg caggaagagc tgcagacaaa gatggttaaa ctatctgaag 180
ccaaatatca agagaggaga ctttaaagag gatgaagtag atcttatact tagacttcac 240
aggcttttgg gaaacaggtg gtcattgatt gctagaagac ttccaggaag aacagcgaat 300
gatgtgaaaa attattggaa cactcgattg gggatcgatt ctcgcatgaa aacgttgaaa 360
aataaatctc aagaaacgag aaagaccaat gtgataagac ctcagcccca aaaattcatc 420
aaaagttcat attacttaag cagtaaagaa ccaattctag aacatattca atcagcagaa 480
gatttaagta cgccatcaca aacgtcgtcg tcaacaaaga acggaaatga ttggtgggag 540
accttgttcg aaggcgagga tacttttgaa agggctgcat gtcccagcat tgagttagag 600
gaagaacttt tcacaacttt ttggtttgat gatcgactgt cggcaagatc atgtgccaat 660
tttcctgaag aaggacaaag tagaagtgaa ttctccttta gcatggacct ttggaatcat 720
tcaaaagaag aatag 735
<210> 10
<211> 244
<212> PRT
<213> '红早酥'梨
<400> 10
Met Glu Gly Tyr Asn Val Asn Leu Ser Val Arg Lys Gly Ala Trp Thr
1 5 10 15
Arg Glu Glu Asp Asn Leu Leu Arg Gln Cys Ile Glu Ile His Gly Glu
20 25 30
Gly Lys Trp Asn Gln Val Ser Tyr Lys Ala Gly Leu Asn Arg Cys Arg
35 40 45
Lys Ser Cys Arg Gln Arg Trp Leu Asn Tyr Leu Lys Pro Asn Ile Lys
50 55 60
Arg Gly Asp Phe Lys Glu Asp Glu Val Asp Leu Ile Leu Arg Leu His
65 70 75 80
Arg Leu Leu Gly Asn Arg Trp Ser Leu Ile Ala Arg Arg Leu Pro Gly
85 90 95
Arg Thr Ala Asn Asp Val Lys Asn Tyr Trp Asn Thr Arg Leu Gly Ile
100 105 110
Asp Ser Arg Met Lys Thr Leu Lys Asn Lys Ser Gln Glu Thr Arg Lys
115 120 125
Thr Asn Val Ile Arg Pro Gln Pro Gln Lys Phe Ile Lys Ser Ser Tyr
130 135 140
Tyr Leu Ser Ser Lys Glu Pro Ile Leu Glu His Ile Gln Ser Ala Glu
145 150 155 160
Asp Leu Ser Thr Pro Ser Gln Thr Ser Ser Ser Thr Lys Asn Gly Asn
165 170 175
Asp Trp Trp Glu Thr Leu Phe Glu Gly Glu Asp Thr Phe Glu Arg Ala
180 185 190
Ala Cys Pro Ser Ile Glu Leu Glu Glu Glu Leu Phe Thr Thr Phe Trp
195 200 205
Phe Asp Asp Arg Leu Ser Ala Arg Ser Cys Ala Asn Phe Pro Glu Glu
210 215 220
Gly Gln Ser Arg Ser Glu Phe Ser Phe Ser Met Asp Leu Trp Asn His
225 230 235 240
Ser Lys Glu Glu
<210> 11
<211> 480
<212> DNA
<213> '红早酥'梨
<400> 11
atgaggaagg gtgcctggac tcaacaggaa gatgatattc tgaggcagtg cgttgaaaag 60
catggagatg gaaagtggca ccaggttcct cgcgaaacag gtctaaacag atgcaggaaa 120
agctgcagac agaggtggtt gaactatttg aagccgaatc tcaagagcgg agatttcaca 180
gaggacgaaa tagatctaat ccatagactt cagaaacttt tgggaaacag gcaagtccct 240
ttatttgaaa gcgctattga ttcatggaag accatgttgc atgatacaga caatgttgat 300
ggaacaccat tttctagttt agggttaggg gaagacctct tcacaaactt ttgggttgaa 360
gatattgcac aatcgacaat ggtaggcatg aattctgctg atgaagggtt acacatgagt 420
ggcaactttt cttttagaga gaacctttgg aatctagaag aagagataac taagatttag 480
<210> 12
<211> 159
<212> PRT
<213> '红早酥'梨
<400> 12
Met Arg Lys Gly Ala Trp Thr Gln Gln Glu Asp Asp Ile Leu Arg Gln
1 5 10 15
Cys Val Glu Lys His Gly Asp Gly Lys Trp His Gln Val Pro Arg Glu
20 25 30
Thr Gly Leu Asn Arg Cys Arg Lys Ser Cys Arg Gln Arg Trp Leu Asn
35 40 45
Tyr Leu Lys Pro Asn Leu Lys Ser Gly Asp Phe Thr Glu Asp Glu Ile
50 55 60
Asp Leu Ile His Arg Leu Gln Lys Leu Leu Gly Asn Arg Gln Val Pro
65 70 75 80
Leu Phe Glu Ser Ala Ile Asp Ser Trp Lys Thr Met Leu His Asp Thr
85 90 95
Asp Asn Val Asp Gly Thr Pro Phe Ser Ser Leu Gly Leu Gly Glu Asp
100 105 110
Leu Phe Thr Asn Phe Trp Val Glu Asp Ile Ala Gln Ser Thr Met Val
115 120 125
Gly Met Asn Ser Ala Asp Glu Gly Leu His Met Ser Gly Asn Phe Ser
130 135 140
Phe Arg Glu Asn Leu Trp Asn Leu Glu Glu Glu Ile Thr Lys Ile
145 150 155

Claims (10)

1.一种促进花青苷合成的PyWRKY26基因,其特征在于:所述促进花青苷合成的PyWRKY26基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
2.一种由权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因编码的蛋白,其特征在于:所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
3.一种含有权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因的宿主菌。
4.一种克隆权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因的引物对,其特征在于:上游引物PyWRKY26-F1序列如SEQ ID No.3所示,下游引物PyWRKY26-R1序列如SEQ ID No.4所示。
5.权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因在促进梨果皮花青苷合成中的应用。
6.根据权利要求5所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因在促进梨果皮中花青苷合成中的应用,其特征在于:所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因结合PyMYB114基因、PyMYB10基因和PybHLH3基因在促进梨果皮中花青苷合成中的应用;所述的PybHLH3基因核苷酸序列如SEQ ID No.5所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.6所示,克隆PybHLH3基因的引物对,上游引物PybHLH3-F1序列如SEQ ID No.7所示,下游引物PybHLH3-R1序列如SEQ ID No.8所示。
7.一种含有权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因的重组表达载体。
8.根据权利要求7所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因的重组表达载体,其特征在于:以pSAK277为出发载体,将权利要求1所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因插入EcoRI和Xbal I位点之间所得。
9.权利要求7所述的促进花青苷合成的PyWRKY26基因的重组表达载体在促进梨果皮中花青苷合成中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:促进花青苷合成的PyWRKY26基因的重组表达载体联合含PybHLH3基因的重组载体在梨果皮中花青苷合成中的应用。
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