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木薯氰苷合成關(guān)鍵酶基因MeCYP79D2的克隆及表達分析

2024-12-31 00:00:00肖鑫輝于曉玲張潔符乃方薛茂富韋卓葉劍秋王明
熱帶作物學(xué)報 2024年11期
關(guān)鍵詞:塊根木薯克隆

摘""要:氰苷含量是木薯改良的重要靶標性狀,MeCYP79D2是木薯氰苷合成的限速酶基因之一。本研究以食用木薯品種SC9為材料,克隆木薯細胞色素P450酶家族中的MeCYP79D2基因,通過生物信息學(xué)軟件對其進行分析,利用實時熒光定量PCR檢測其在不同木薯種質(zhì)塊根中的表達特性,采用高效液相色譜儀測定氰化物的含量,并分析其與MeCYP79D2基因表達量的相關(guān)性。研究結(jié)果顯示:MeCYP79D2基因編碼區(qū)序列長度為1625"bp,編碼528個氨基酸,屬于不穩(wěn)定脂溶性親水蛋白,具有38個磷酸化位點;序列比對表明該基因保守性較高;系統(tǒng)進化分析顯示MeCYP79D2與橡膠及麻風樹關(guān)系較近;氰苷含量不同的木薯種質(zhì)資源塊根中MeCYP79D2基因表達量與氰苷含量存在極顯著正相關(guān);茉莉酸甲酯處理后,根中MeCYP79D2基因的表達顯著上調(diào)且氰苷含量顯著升高。本研究結(jié)果表明MeCYP79D2參與氰苷合成,為解析木薯氰苷生物合成的分子機制研究提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:木薯;細胞色素P450單加氧酶;氰苷;基因克隆

中圖分類號:S533""""""文獻標志碼:A

Cloning"and"Expression"Analysis"of"Key"Enzyme"Gene"MeCYP79D2"for"Cyanoside"Synthesis"in"Cassava

XIAO"Xinhui1,"YU"Xiaoling2,"ZHANG"Jie1,"FU"Naifang1,"XUE"Maofu1,"WEI"Zhuowen1,"YE"Jianqiu1,"WANG"Ming1*

1."Tropical"Crops"Genetic"Resources"Institute,"Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences"/"Key"Laboratory"of"Germplasm"Resources"Conservation"and"Utilization"of"Cassava,"Ministry"of"Agriculture"and"Rural"Affairs,"Haikou,"Hainan"571101,"China;"2."Institute"of"Tropical"Bioscience"and"Biotechnology,"Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences,"Haikou,"Hainan"571101,"China

Abstract:"The"level"of"cyanogenic"glucosides"content"is"an"important"trait"for"the"edible"quality"of"cassava,"and"MeCYP79D2"is"one"of"the"key"enzyme"genes"regulating"cassava"cyanogenic"glucosides"synthesis."This"study"used"the"edible"variety"SC9"as"the"material,"cloned"the"MeCYP79D2"gene"in"the"cytochrome"P450"enzyme"family"of"cassava,"analyzed"it"using"bioinformatics"software,"and"detected"its"expression"characteristics"in"different"cassava"germplasm"tubers"using"real-time"quantitative"PCR."The"cyanogenic"glucosides"content"was"measured"using"HPLC,"and"its"correlation"with"the"expression"level"of"MeCYP79D2"genenbsp;was"analyzed."The"results"showed"that"the"length"of"the"coding"region"sequence"of"MeCYP79D2"gene"was"1625"bp,"encoding"528"amino"acids."It"belonged"to"an"unstable"lipophilic"hydrophilic"protein"with"38"phosphorylation"sites."Sequence"alignment"indicated"that"the"gene"was"highly"conserved,"and"phylogenetic"analysis"showed"that"MeCYP79D2"was"closely"related"to"rubber"and"leprosy"trees."There"was"a"significant"positive"correlation"between"the"expression"of"MeCYPD2"gene"and"the"content"of"cyanogen"glycosides"in"cassava"roots"of"germplasms"with"different"levels"of"cyanogen"glycosides."After"treatment"with"methyl"jasmonate,"the"expression"of"MeCYP79D2"gene"in"roots"was"significantly"upregulated"and"the"content"of"cyanogenic"glucosides"was"significantly"increased."The"results"of"this"study"indicates"that"MeCYP79D2"is"involved"in"cyanogenic"glucosides"synthesis,"providing"a"theoretical"basis"for"studying"the"molecular"mechanism"of"cassava"cyanogenic"glucosides"biosynthesis.

Keywords:"cassava;"cytochrome"P450;"cyanogenic"glucosides;"gene"cloning

DOI:"10.3969/j.issn.1000-2561.2024.11.003

木薯(Manihot"esculenta"Crantz)是世界熱帶地區(qū)的主要糧食作物,是重要的淀粉、能源及飼料加工原料,全球以木薯為原料的食品多達上千種[1-2]。因木薯中含有氰苷化合物,人們在食用時要經(jīng)過一定的處理,費工費時,極大限制了木薯食用化的發(fā)展。氰苷是一種廣泛存在于高粱、木薯、雜糧雜豆(利馬豆和野生蕎麥等)、牧草(白三葉和百脈根等)等植物中的代謝產(chǎn)物,其被水解酶水解后能釋放有毒化合物氰氫酸,可抵抗病原微生物的侵害和昆蟲啃食,也能在植物體內(nèi)被分解作為氮源[3-4]。木薯中含有1種或2種氰苷化合物,為亞麻苦苷和百脈根苷,其中亞麻苦苷含量占95%以上[5]。木薯分為甜木薯和苦木薯,主要差別在于塊根中氰苷類化合物含量的高低,低于50"mg/kg為甜木薯,反之則為苦木薯,甜木薯主要用于食用和飼用,苦木薯主要用于加工利用[6]。

細胞色素P450單加氧酶(cytochrome"P450,"CYP450)是一類普遍存在于動植物和真菌中的超大酶類家族,約占植物基因組編碼蛋白質(zhì)的1%[7]。它作為一種末端加氧酶,可以催化各類羥基化、環(huán)氧化、脫烷基化反應(yīng),參與植物激素、萜類、生物堿類、黃酮類等次生代謝產(chǎn)物的合成與代謝,在生物過程中發(fā)揮重要作用[8-9],廣泛分布在玉米[10]、水稻[11]、小麥[12]、番茄[13]、茶樹[14]等作物中。氰苷生物合成途徑中涉及三大類酶,其中兩類均屬于細胞色素CYP450單加氧酶家族,為CYP79和CYP71亞族成員,另一類為葡萄糖轉(zhuǎn)移酶。氰苷生成過程中首先通過CYP450,將α-氨基酸羥基化形成N-羥基氨基酸,然后形成醛肟,進一步形成腈,最后一步是由糖基轉(zhuǎn)移酶催化的半氰醇的糖基化反應(yīng)生成氰苷[15]。CYP450作為氰苷合成途徑中的第一步關(guān)鍵酶,在調(diào)控植物氰苷含量方面發(fā)揮著重要作用。前人研究表明,抑制CYP79D1CYP79D2基因的表達會降低木薯中氰苷含量,從而降低木薯毒性[16]。因此,解析木薯氰苷類化合物代謝的分子機制,選育氰化物含量低的木薯品種,是木薯食用化利用的重要研究方向。

本研究以食用木薯品種SC9為材料,克隆MeCYP79D2基因并進行生物信息學(xué)分析,研究其在氰苷含量不同的木薯種質(zhì)資源塊根中的表達情況,并對其在MeJA誘導(dǎo)下的表達量進行分析,初步分析氰苷代謝關(guān)鍵調(diào)控酶基因MeCYP79D2的序列及表達差異,以期為后續(xù)相關(guān)基因功能和調(diào)控機理研究奠定基礎(chǔ)。

1""材料與方法

1.1""材料

MeCYP79D2基因克隆供試材料為SC9木薯品種的葉片和塊根,基因熒光定量檢測供試材料為國家木薯種質(zhì)資源圃保存的16份種質(zhì)資源。主要試劑:與凝膠電泳有關(guān)試劑購自北京擎科生物科技有限公司;乙腈、甲酸購自海南冷港科技有限公司。主要儀器設(shè)備:基因擴增儀(TaKaRa,日本)、超微量分光光度計(Implen"N60,德國)、實時熒光定量PCR儀(Thermo,美國)和液相色譜儀(Agilent"1260,美國)。PCR引物合成和DNA測序由北京擎科生物科技有限公司完成。

1.2""方法

1.2.1""總RNA提取及cDNA合成""采用RNAprep"Pure多糖多酚植物總RNA提取試劑盒(Tiangen)提取樣品總RNA,并用核酸檢測儀檢測其濃度和質(zhì)量。待RNA質(zhì)量檢測合格后,按照RevertAid"RT逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(Thermo)說明書將總RNA反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。

1.2.2""基因克隆""在NCBI數(shù)據(jù)庫(https://www."ncbi.nlm.nih.gov/)中下載MeCYP79D2基因序列,利用Primer3Plus(https://www.bioinformatics."nl/cgi-bin/primer3plus/primer3plus.cgi)在線軟件設(shè)計特異性擴增MeCYP79D2基因編碼區(qū)(CDS)序列的引物(5¢-ATGGCCATGAACGTCTCCAC-3¢和5¢-TCAAGGTGAAGTGGGGTAGA-3¢)。擴增體系為:cDNA模板2"μL、MeCYP79D2-F(10"μmol/L)0.5"μL、MeCYP79D2-R(10"umol/L)0.5"μL、Phanta"Max"Master"Mix(2×)23.5"μL、無菌水補足至50"μL。擴增程序:95"℃預(yù)變性5"min;95"℃"30"s,56"℃"30"s,72"℃"1"min,35個循環(huán);72"℃"10"min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測,并送至北京擎科生物科技有限公司測序。

1.2.3""生物信息學(xué)分析""對MeCYP79D2的同源序列、進化關(guān)系、蛋白理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能等方面進行生物信息學(xué)分析,使用的數(shù)據(jù)庫和軟件見表1。

1.2.4""熒光定量PCR檢測""利用RNAprep"Pure多糖多酚植物總RNA提取試劑盒(Tiangen)提取16份種質(zhì)資源的塊根RNA。取1"μg"RNA,逆轉(zhuǎn)錄合成第一鏈cDNA,稀釋10倍后作為模板。使用Primer3Plus(https://www.bioinformatics.nl/"cgi-bin/primer3plus/primer3plus.cgi)在線軟件設(shè)計木薯MeCYP79D2基因的熒光定量PCR引物(正向引物:5'-ACTTCAGAGATCATTTC TCC AG CTA-3',反向引物:5'-ACATTCTTGTT GC TC TT GTACTGGT-3'),選用MeActin為內(nèi)參基因(正向引物:5'-TGATGAGTCTGGTC CATCCA-3',反向引物:5'-CCTCCTACGACCCAATCTCA-3')。擴增體系(10"μL):cDNA模板1"μL、10"μmol/L熒光定量PCR引物各0.2"μL、ChamQ"Universal"SYBR"qPCR"Master"Mix(2×)5"μL、ddH2O"3.6"μL。反應(yīng)程序:95"℃預(yù)變性30"s;95"℃"10"s、60"℃"20"s,40個循環(huán)。每樣品設(shè)置3次重復(fù)。

1.2.5""氰化物含量的測定""參照王琴飛等[17]的方法利用高效液相色譜儀分析樣品中氰苷含量。色譜柱:Waters"Atlantic"C18,4.6"mm×150"mm,粒徑5"μm,柱溫25"℃。流動相:A為含0.1%甲酸的80%乙腈/水(V/V),B為0.1%甲酸水溶液。梯度洗脫程序:起始時(0"min),A為10%,B為90%;15"min時,A和B均為50%;18"min時,A為100%,持續(xù)2"min;22"min時,A為10%,B為90%;平衡柱子5"min。流速為0.6"mL/min,漂移管溫度為95"℃,霧化溫度為80"℃,氣流速度為2.0"L/min,增益為3,進樣體積為10"μL。采用外標法計算樣品中亞麻苦苷和百脈根苷的含量。

1.3""數(shù)據(jù)處理

采用Excel"2016和SPSS"20.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及分析。應(yīng)用2?ΔΔCt法計算目的基因的相對表達量,使用Tukey’s"HSD法進行顯著性測驗(Plt;0.05)。使用Graphpad(v8.0.2)繪制相基因?qū)Ρ磉_量和氰苷含量柱狀圖。

2""結(jié)果與分析

2.1""MeCYP79D2基因克隆

采用同源克隆策略,在NCBI數(shù)據(jù)庫中搜索獲得木薯品種Col22的MeCYP79D2基因cDNA全長1626"bp,編碼541個氨基酸。以木薯SC9葉片RNA為模板,擴增MeCYP79D2基因全長,將克隆得到的目的基因純化、測序后進行序列比對。MeCYP79D2基因編碼區(qū)長度為1625"bp,編碼528個氨基酸(圖1)。與Col22的MeCYP79D2基因核苷酸序列比對,在117和1560位置上存在單堿基突變,942位置上存在單堿基缺失,相似性達99.82%。蛋白質(zhì)序列比對發(fā)現(xiàn)有192個位點存在差異,占比38.35%。

2.2""MeCYP79D2蛋白氨基酸序列比對及系統(tǒng)進化分析

在NCBI數(shù)據(jù)庫中對MeCYP79D2氨基酸序列保守結(jié)構(gòu)域進行搜索,結(jié)果如圖2所示,MeCYP79D2包含細胞色素P450酶(cytoch ro me_"P450)結(jié)構(gòu)域和CYP79結(jié)構(gòu)域非特異性位點,屬于細胞色素P450酶超家族(cytochrome_P450"superfamily)。通過Blastp同源比對,發(fā)現(xiàn)木薯MeCYP79D2氨基酸序列(XP_021629850.1)與橡膠樹(Hevea"brasiliensis,XP_021674957.2)、麻風樹(Jatropha"curcas,AXF53803.1)、蓖麻(Ricinus"communis,XP_002534163.3)、水銀草(Mercurialis"annua,XP_050203649.1)、亞麻(Linum"usitatissimum,WAL01197.1)、雷公藤

Tripterygium"wilfordii,XP_038697057.1)、大蒲桃(Syzygium"grande,KAI6691975.1)、蒜頭果(Malania"oleifera,XP_057972653.1)、大桉(Eucalyptus"grandis,XP_010030374.3)、番木瓜(Carica"papaya,XP_021887085.1)等的氨基酸序列相似性較高,分別為88.35%、77.45%、75.60%、70.85%、67.23%、68.74%、60.79%、62.57%、61.19%、59.47%。利用DNAMAN"7.0軟件對木薯MeCYP79D2氨基酸序列與上述10個物種進行序列比對,結(jié)果表明,不同物種的MeCYP79D2氨基酸序列具有較高的保守性,其中與橡膠樹和麻風樹相似度較高(圖3),說明MeCYP79D2基因的功能與橡膠樹和麻風樹的CYP79D2功能相似。

利用MEGA7.1[18]軟件中neighbor-joining法[19]將木薯MeCYP79D2氨基酸序列與其他10個物種構(gòu)建同源進化樹(圖4),結(jié)果顯示,木薯與橡膠樹、麻風樹屬于同一分支,其中與橡膠樹在進化關(guān)系上最為接近,與序列比對結(jié)果一致。

2.3""MeCYP79D2蛋白理化性質(zhì)預(yù)測

利用ProtParam在線軟件分析預(yù)測MeCYP79D2蛋白分子結(jié)構(gòu)式為C2758H4366N742O781S27,相對分子量為61.28"kDa,理論等電點為8.90,預(yù)測該蛋白由541個氨基酸殘基組成,其中亮氨酸(Leu)比

例最高,為9.1%,半胱氨酸(Cys)比例較低,為1.3%;不穩(wěn)定系數(shù)為40.40,脂肪系數(shù)為89.78,總平均親水性為?0.239,依據(jù)總平均親水性小于0為親水蛋白,推測MeCYP79D2蛋白為不穩(wěn)定的脂溶性親水蛋白。

使用ProtScale在線工具對MeCYP79D2蛋白的親/疏水性進行預(yù)測分析,結(jié)果如圖5所示。第34位氨基酸得分最高,為2.100,疏水性最強,第445位氨基酸得分最低,為?2.063,親水性最強,第0~50位氨基酸有1個典型的疏水性區(qū)域,"該區(qū)域存在1個跨膜結(jié)構(gòu)。通過TMHMM軟件預(yù)測發(fā)現(xiàn)MeCYP79D2蛋白的第1~18位氨基酸位于細胞膜內(nèi),第19~41位氨基酸之間有1個跨膜螺旋區(qū),第42~541位氨基酸位于細胞膜外,推測MeCYP79D2蛋白是一個跨膜蛋白(圖6),與ProtScale預(yù)測的蛋白跨膜結(jié)構(gòu)結(jié)果相符。SignalP預(yù)測結(jié)果顯示,MeCYP79D2蛋白不含信號肽。

采用NetPhos"3.1"Server軟件對MeCYP79D2蛋白的磷酸化修飾位點進行分析,結(jié)果如圖7所示。MeCYP79D2蛋白具有38個潛在磷酸化修飾位點,占氨基酸序列的7.0%,其中絲氨酸位點20個,蘇氨酸位點15個,酪氨酸位點3個,主要能被蛋白激酶C(PKC)、蛋白激酶A(PKA)、細胞分裂周期蛋白2(cdc2)和酪蛋白激酶Ⅱ(CKⅡ)等蛋白激酶磷酸化。

2.4""MeCYP79D2蛋白的二、三級結(jié)構(gòu)分析

利用SOPMA軟件對MeCYP79D2蛋白二級結(jié)構(gòu)進行預(yù)測,結(jié)果如圖8所示。MeCYP79D2蛋白主要以α-螺旋和不規(guī)則卷曲為主,分別為224個和197個,分別占氨基酸序列的45.10%和36.41%;另外還含有27個β-轉(zhuǎn)角和73個延伸鏈,分別占氨基酸序列的4.99%和13.49%?;谀臼鞢YP79D2的晶體結(jié)構(gòu)(Q9M7B7.1A)對MeCYP79D2蛋白進行三級結(jié)構(gòu)建模,結(jié)果如圖9所示,二者相似度為99.63%。

2.5""MeCYP79D2在木薯不同組織部位中的表達分析

基于前人轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)[20],對MeCYP79D2在木薯葉片、中脈、腋芽、葉柄、莖尖、莖、體胚、脆性愈傷、塊根、須根、根尖等11個組織部位的相對表達情況進行分析,結(jié)果如圖10所示,MeCYP79D2基因在木薯腋芽、葉柄、塊根和須根中的表達量顯著高于其他組織。

2.6""不同木薯種質(zhì)資源塊根中MeCYP79D2表達與氰苷含量關(guān)系分析

為探究MeCYP79D2在與氰苷含量的關(guān)系,取16份氰苷含量的不同的木薯種質(zhì)資源的塊根,檢測其MeCYP79D2基因相對表達量和氰苷含量。結(jié)果表明,MeCYP79D2基因表達量與氰苷含量存在極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.692(圖11)。

2.7""MeCYP79D2基因在MeJA處理下的表達分析

用100"μmol/L茉莉酸甲酯(MeJA)對SC9

木薯種莖進行水培處理,分別檢測處理0、3、6、9、12、24"h后MeCYP79D2基因在根、莖、葉中的表達情況及處理0、1、2、3"d后的氰苷含量變化。結(jié)果顯示,SC9根中MeCYP79D2基因的表達受MeJA誘導(dǎo)顯著上調(diào)(圖12A),且24"h后SC9根中氰苷含量極顯著升高,而莖和葉中氰苷含量分別于2~3"d后極顯著升高(圖12B),推測MeJA調(diào)控MeCYP79D2基因的表達來促進氰苷的合成。

3""討論

氰苷不僅是評判木薯能否食用的關(guān)鍵性狀,還是其塊根還原氮的重要來源,可影響氨基酸和蛋白質(zhì)合成以及塊根組織損傷后,快速引發(fā)采后生理腐爛過程[16,"21-23]。植物中氰苷的合成、運輸和轉(zhuǎn)運是一個高度整合的過程,涉及不同組織和

器官中多種基因和酶的差異表達。在模式植物髙粱中發(fā)現(xiàn)氰苷的生物合成途徑,具體步驟如下:一是L-酪氨酸經(jīng)CYP79A1催化后氮端羥基化,脫水、脫羧化生成相對應(yīng)的對羥基苯乙醛肟;二是在CYP71E1的催化下,對羥基苯乙醛肟通過脫水和碳端羥基化,轉(zhuǎn)變?yōu)閷αu基苯乙醛腈;三是在糖苷轉(zhuǎn)移酶UGT85B1的作用下,對羥基苯乙醛腈糖基化成為蜀黍苷[24]。不同研究表明,在木薯[25-26]、韭菜[27]、百脈根[28]中均發(fā)現(xiàn)了上述生物合成途徑。在不同種類的植物中,催化氰苷合成的酶不盡相同,但都是由CYP79同源基因編碼,且功能都具有相似性,木薯催化氰苷合成第一步的酶是CYP79D1和CYP79D2[22,"29],CYP79D1和CYP79D2基因相似性為85%,與高粱CYP79A1序列具有54%的同源性。雖然CYP79D1和CYP79D2的表達相同,并且都可以使用纈氨酸和異亮氨酸作為底物,但纈氨酸的結(jié)合親和力高于異亮氨酸,因此在木薯中,亞麻苦苷是主要的氰苷成分,占95%以上[30]。且CYP79D1和CYP79D2活性被證實高于CYP71E7,在催化氰苷生物合成中具有限速作用[25]。此外參與氰苷運輸和代謝途徑的基因有多藥及毒素外排轉(zhuǎn)運蛋白MATE、硝酸鹽/肽轉(zhuǎn)運蛋白NPF、羥基腈裂解酶HNL等,在利用基因工程改造木薯氰苷含量,增強營養(yǎng)等方面具有重要意義[31]。

目前國內(nèi)外尚未培育出葉片或塊根中完全不含氰苷的木薯品種[32]。研究表明,亞麻苦苷在葉片或部分在莖中合成,并通過莖韌皮部運輸?shù)綁K根,一部分儲存在液泡中,另一部分為氨基酸合成提供還原的氮源,塊根則不合成亞麻苦苷。MCMAHON等[31]提出基于庫源關(guān)系改良木薯品種中氰苷含量的分子策略,即通過阻斷亞麻苦苷合成的限速步驟CYP79D1和D2的催化,可將塊根中亞麻苦苷降低到安全水平。GOMEZ等[33]使用基因編輯技術(shù)對CYP79D1CYP79D2進行敲除,得出CYP79D2的表達在亞麻苦苷合成中作用突出。本研究從食用品種SC9中克隆得到MeCYP79D2基因編碼序列,其cDNA全長1625"bp,編碼528個氨基酸,分子量為61.28"kDa,理論等電點為8.90。周偉堅等[34]克隆MeCYP79D2基因與數(shù)據(jù)庫中在核苷酸序列和氨基酸序列同源性達99%,本研究與數(shù)據(jù)庫比對,核苷酸序列相似性達99.82%,但氨基酸序列差異達38.35%,可能與克隆基因的品種差異有關(guān)。原曉龍等[35]也在蒜頭果中克隆出MoCYP79基因cDNA序列,與木薯中AAF27290.1和AAF27289.1蛋白聚為一類。本研究通過系統(tǒng)進化分析表明,MeCYP79D2與包括蒜頭果在內(nèi)的10個物種距離相近,其中和橡膠和麻風樹關(guān)系最近。結(jié)構(gòu)分析表明,MeCYP79D2基因?qū)儆诩毎豍450酶超家族和CYP79結(jié)構(gòu)域非特異性位點,含有一個保守的血紅素結(jié)合域,序列為FxxGxRxCxG[36]。生信分析結(jié)果顯示,該蛋白為為不穩(wěn)定的脂溶性親水蛋白,存在一個跨膜結(jié)構(gòu),不含信號肽,具有38個潛在磷酸化修飾位點,二級結(jié)構(gòu)主要以α-螺旋和不規(guī)則卷曲為主。MeCYP79D2主要在須根、葉柄、腋芽和塊根中表達。通過高氰苷含量與低氰苷含量的木薯種質(zhì)資源中MeCYP79D2基因表達量與氰苷含量的相關(guān)性分析得出二者存在極顯著正相關(guān),是否可以作為高氰和低氰品種的功能標記開發(fā),有待進一步研究。

此外,氰苷在植物防御反應(yīng)中起著重要作用,同時受外界干旱、低溫等環(huán)境及內(nèi)源性激素變化的影響。茉莉酸及其衍生物茉莉酸甲酯(MeJA)是植物體內(nèi)重要的脂質(zhì)激素,參與調(diào)控生物脅迫和非生物脅迫下植物的生長發(fā)育過程[37]。茉莉酸含量的增加通常伴隨著防御相關(guān)基因的上調(diào)表達,產(chǎn)生具有防御功能的次級代謝產(chǎn)物,如萜類化合物、葡萄糖苷、黃酮類和花青素等[38-39]。昆蟲咬食和茉莉酸及其衍生物均可上調(diào)氰苷合成關(guān)鍵基因的表達[40-42],表明氰苷的合成可能與茉莉酸密切相關(guān)。在本研究中,MeCYP79D2基因在MeJA作用下,表達量和氰苷含量均呈顯著性變化,說明MeCYP79D2基因參與茉莉酸激素的響應(yīng)影響氰苷合成。以上結(jié)果為后續(xù)相關(guān)基因的功能研究奠定基礎(chǔ),同時為深入研究木薯氰苷合成機制提供理論依據(jù)。

參考文獻

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