园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (3): 623-634.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0382
付琪1,2, 王丹1,2, 景维坤1, 张颢1, 王慧纯1, 蹇洪英1, 邱显钦1, 王其刚1, 唐开学1, 晏慧君1,*()
收稿日期:
2025-01-02
修回日期:
2025-02-20
出版日期:
2025-03-25
发布日期:
2025-03-25
通讯作者:
基金资助:
FU Qi1,2, WANG Dan1,2, JING Weikun1, ZHANG Hao1, WANG Huichun1, JIAN Hongying1, QIU Xianqin1, WANG Qigang1, TANG Kaixue1, YAN Huijun1,*()
Received:
2025-01-02
Revised:
2025-02-20
Published:
2025-03-25
Online:
2025-03-25
摘要:
为揭示类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenase,CCDs)在花香合成通路中的作用,以中国古老月季‘月月粉’(Rosa chinensis‘Old Blush’)为材料,在花瓣中克隆了RcCCD4并进行功能解析。RT-qPCR结果表明,RcCCD4主要在花瓣中表达,花蕾期表达水平较低,盛开期表达水平最高。RcCCD4蛋白定位于细胞质体中。构建了RcCCD4的原核表达载体,通过酶活性检测发现,RcCCD4可以特异性地切割β-胡萝卜素。进一步分析发现,通过病毒诱导的基因沉默RcCCD4可显著降低花瓣中二氢-β-紫罗兰酮含量,而瞬时过表达RcCCD4可显著提高花瓣中二氢-β-紫罗兰酮含量。以上结果说明RcCCD4可以特异性地裂解β-胡萝卜素,进而合成二氢-β-紫罗兰酮。
付琪, 王丹, 景维坤, 张颢, 王慧纯, 蹇洪英, 邱显钦, 王其刚, 唐开学, 晏慧君. 月季类胡萝卜素裂解双加氧酶基因RcCCD4在花香合成中的功能[J]. 园艺学报, 2025, 52(3): 623-634.
FU Qi, WANG Dan, JING Weikun, ZHANG Hao, WANG Huichun, JIAN Hongying, QIU Xianqin, WANG Qigang, TANG Kaixue, YAN Huijun. Functional Characterization of Carotenoid Cleavage Dioxygenases 4 Gene(RcCCD4)Involved in Biosynthetic Pathway of Floral Scent in Rosa chinensis‘Old Blush’[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(3): 623-634.
用途 Function | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′)Primer sequence |
---|---|---|
克隆基因 | RcCCD4-F | ATGGATGCCTTGTCTTCTTCT |
Gene clone | RcCCD4-R | CAACTTCTTCAGGTCACTCTCC |
病毒诱导的基因沉默 | pTRV1-F | TTACAGGTTATTTGGGCTAG |
Virus induced gene | pTRV1-R | CCGGGTTCAATTCCTTATC |
silencing | pTRV2-F | TGGGAGATGATACGCTGTT |
pTRV2-R | CCTAAAACTTCAGACACG | |
pTRV2-RcCCD4-F | GAGTAAGGTTACCGAATTCAGCTCGACGTGTCGG | |
pTRV2-RcCCD4-R | CTCGAGACGCGTGAGCTCGGTACCATACAACAGTCACAACGTTTGTG | |
原核表达 | Pet28a(+)-RcCCD4-F | CGCGGCAGCCATATGATGGATGCCTTGTCTTCTTCTT |
Prokaryotic expression | Pet28a(+)-RcCCD4-R | GTGGTGGTGGTGCTCGAGCAACTTCTTCAGGTCACTCTCC |
过表达 | pSurper-1300-RcCCD4-F | AAGCTTCTGCAGGGGCCCGGGATGGATGCCTTGTCTTCTTCT |
Overexpression | pSurper-1300-RcCCD4-R | TCCTCGCCCTTGCTCACCATGGTACCCAACTTCTTCAGGTCACTCTCC |
实时荧光定量PCR qRT-PCR | qRT-RcCCD4-F | AGCTCGACGTGTCGGG |
qRT-RcCCD4-R | CCTCCGGATTCTCCGGATCC | |
qRT-RcCCD1-F | GTTGATGTACGACAGTTCTCAGCCT | |
qRT-RcCCD1-R | ACAAACTCTCCATTCAAGCAATCAGG | |
qRT-RcCCD7-F | AGTGGAACAAGTCATCAGATTTTCCAGT | |
qRT-RcCCD7-R | TAGTTGAAGCATTCAGCTTCACCAC | |
qRT-RcCCD8-F | TGTTTTAATGACATGCCGCCTTGAG | |
qRT-RcCCD8-R | ATAATTTCTTCTGTGTTGCTAAACCGGT | |
qRT-RcZAS-F | GAGGGTGAAGCGATTGCAAAAATT | |
qRT-RcZAS-R | TGACACGGAGAAAATTCATGGTTACAG | |
qRT-RcZAS-like-F | TGCCAACCTCATCGAACACCTAA | |
qRT-RcZAS-like-R | ATGGTCAACTACACACTTGTATACGACT | |
qRT-RcNCED1-F | CAATCTCACTGAACCCACTTGCTT | |
qRT-RcNCED1-R | CACTACTACTTTAACTCAAAGCCTGCTCC | |
qRT-RcNCED6-F | AGAAGACGTGGAAGTCGGAGC | |
qRT-RcNCED6-R | AGCTACTGCTATGCCTGGTTTTTCA |
表1 本研究中所用的引物
Table 1 Primers used in this study
用途 Function | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′)Primer sequence |
---|---|---|
克隆基因 | RcCCD4-F | ATGGATGCCTTGTCTTCTTCT |
Gene clone | RcCCD4-R | CAACTTCTTCAGGTCACTCTCC |
病毒诱导的基因沉默 | pTRV1-F | TTACAGGTTATTTGGGCTAG |
Virus induced gene | pTRV1-R | CCGGGTTCAATTCCTTATC |
silencing | pTRV2-F | TGGGAGATGATACGCTGTT |
pTRV2-R | CCTAAAACTTCAGACACG | |
pTRV2-RcCCD4-F | GAGTAAGGTTACCGAATTCAGCTCGACGTGTCGG | |
pTRV2-RcCCD4-R | CTCGAGACGCGTGAGCTCGGTACCATACAACAGTCACAACGTTTGTG | |
原核表达 | Pet28a(+)-RcCCD4-F | CGCGGCAGCCATATGATGGATGCCTTGTCTTCTTCTT |
Prokaryotic expression | Pet28a(+)-RcCCD4-R | GTGGTGGTGGTGCTCGAGCAACTTCTTCAGGTCACTCTCC |
过表达 | pSurper-1300-RcCCD4-F | AAGCTTCTGCAGGGGCCCGGGATGGATGCCTTGTCTTCTTCT |
Overexpression | pSurper-1300-RcCCD4-R | TCCTCGCCCTTGCTCACCATGGTACCCAACTTCTTCAGGTCACTCTCC |
实时荧光定量PCR qRT-PCR | qRT-RcCCD4-F | AGCTCGACGTGTCGGG |
qRT-RcCCD4-R | CCTCCGGATTCTCCGGATCC | |
qRT-RcCCD1-F | GTTGATGTACGACAGTTCTCAGCCT | |
qRT-RcCCD1-R | ACAAACTCTCCATTCAAGCAATCAGG | |
qRT-RcCCD7-F | AGTGGAACAAGTCATCAGATTTTCCAGT | |
qRT-RcCCD7-R | TAGTTGAAGCATTCAGCTTCACCAC | |
qRT-RcCCD8-F | TGTTTTAATGACATGCCGCCTTGAG | |
qRT-RcCCD8-R | ATAATTTCTTCTGTGTTGCTAAACCGGT | |
qRT-RcZAS-F | GAGGGTGAAGCGATTGCAAAAATT | |
qRT-RcZAS-R | TGACACGGAGAAAATTCATGGTTACAG | |
qRT-RcZAS-like-F | TGCCAACCTCATCGAACACCTAA | |
qRT-RcZAS-like-R | ATGGTCAACTACACACTTGTATACGACT | |
qRT-RcNCED1-F | CAATCTCACTGAACCCACTTGCTT | |
qRT-RcNCED1-R | CACTACTACTTTAACTCAAAGCCTGCTCC | |
qRT-RcNCED6-F | AGAAGACGTGGAAGTCGGAGC | |
qRT-RcNCED6-R | AGCTACTGCTATGCCTGGTTTTTCA |
图3 ‘月月粉’月季CCD家族基因在不同组织中的表达 以叶片为对照进行比较,t-test,*代表显著性水平α = 0.05;**代表显著性水平α = 0.01;ns:无显著性
Fig. 3 Expression of CCD family genes in different organs of Rosa chinensis‘Old Blush’ Compared with leaf as a control,t-test,* represents a significance level of α = 0.05;** represents a significance level of α = 0.01;ns:No significant
图4 ‘月月粉’月季RcCCD4在不同开放时期花瓣中的表达 以花蕾期S1级为对照进行比较,t-test,*代表显著性水平α = 0.05;**代表显著性水平α = 0.01;ns:无显著性
Fig. 4 Expression of RcCCD4 in the petals during different developmental stages of Rosa chinensis‘Old Blush’ Compared with S1 stage in the bud stage as a control,t-test,* represents a significance level of α = 0.05;** represents a significance level of α = 0.01;ns:No significant
图5 RcCCD4融合蛋白诱导条件优化(A)和Western-Blot印迹(B) M:Marker。箭头指示目的蛋白;1 ~ 4:不同温度及不同浓度IPTG诱导样品;5:未诱导样品;6、8、10、12:沉淀样品;7、9、11、13:上清液样品
Fig. 5 Conditions optimization(A)and Western-Blot analysis(B)of RcCCD4 recombination protein M:Marker. The arrows indicate the protein of interest;1-4:IPTG-induced samples at different temperatures and concentrations;5:Uninduced sample;6,8,10,12:Precipitated sample;7,9,11,13:Supernatant samples
图7 ‘洛神’月季RcCCD4沉默株系花瓣中基因相对表达量和二氢-β-紫罗兰酮含量 t-test,*代表显著性水平α = 0.05;**代表显著性水平α = 0.01;ns:无显著性;NT:未处理样本,Mock:TRV空载样本。下同
Fig. 7 Expression of RcCCD4 in infected plants by qRT-PCR and relative contents of dihydro-β-ionone in Rosa hybrida‘Luoshen’ t-test,* represents a significance level of α = 0.05;** represents a significance level of α = 0.01;ns:No significant;NT:No-treatment sample;Mock:TRV empty sample. The same below
图8 ‘月月粉’和‘洛神’月季RcCCD4过表达株系花瓣中基因表达量和二氢-β-紫罗兰酮含量
Fig. 8 Expression of RcCCD4 in overexpression plants by qRT-PCR and relative contents of dihydro-β-ionone in Rosa chinensis‘Old Blush’and Rosa hybrida‘Luoshen’
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doi: 10.1016/j.pbi.2006.03.005 pmid: 16616608 |
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doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-1221 URL |
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