农业生物技术学报

作者：石卓, 李洪, 高铭, 郭长虹, 郭东林, 毕影东

单位：1 哈尔滨师范大学 生命科学与技术学院/黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室,哈尔滨 150025; 2 黑龙江省农业科学院 耕作栽培研究所,哈尔滨 150086

关键词：大豆,二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR),表达分析,生物信息学分析,功能分析,

基金：国家自然科学基金(31972507); 国家自然科学基金区域联合基金(U21A20182); 黑龙江省杰出青年基金(JQ2019C003); 赛信生物科技有限公司科技开发项目(202101)

二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase, DFR)在植物的花青素合成中发挥关键催化作用。花青素能保护组织免受非生物胁迫诱发的氧化应激,也可以作为螯合剂促进植物对铁的吸收。本研究克隆了大豆(Glycine max) GmDFR基因(GenBank No. MN547961) CDS及其启动子片段pGmDFR (GenBank No. MW455109),并对其生物信息学和抵御缺铁胁迫的功能进行了分析。结果显示,GmDFR的CDS全长1 020 bp,编码339个氨基酸。GmDFR具有典型的PLN02650和WcaG超家族结构域,属于DFR和核苷二磷酸糖异构酶家族,GmDFR蛋白不是跨膜蛋白。系统发育分析表明,大豆GmDFR与野生大豆(G. soja) GsDFR的相似度最高,为99.12%。半定量RT-PCR检测表明GmDFR在大豆各组织中均有表达,且在根中表达水平最高。克隆获得启动子片段pGmDFR,含有多个激素和逆境胁迫响应元件。缺铁(0 mmol/L Fe-EDTA)胁迫下转GmDFR基因烟草(Nicotiana tabacum)的花青素含量、叶绿素含量显著高于野生型(P<0.05);丙二醛及过氧化氢、超氧阴离子含量显著低于野生型(P<0.05);而抗氧化酶(SOD, POD和CAT)活性显著高于野生型(P<0.05),表明转GmDFR烟草具有一定的抵御缺铁胁迫的能力。本研究为GmDFR在大豆抵抗缺铁胁迫及提高抗氧化能力中的应用提供科学依据,也为大豆分子育种提供新的基因资源。

来源：2023年第2期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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