园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (6): 1637-1651.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2025-0745
陈燕1, 郑金璇2, 罗远华1, 陈艺荃1, 方能炎1, 钟淮钦1,*(
)
收稿日期:2025-12-21
修回日期:2026-03-19
出版日期:2026-06-24
发布日期:2026-06-24
通讯作者:
基金资助:
CHEN Yan1, ZHENG Jinxuan2, LUO Yuanhua1, CHEN Yiquan1, FANG Nengyan1, ZHONG Huaiqin1,*(
)
Received:2025-12-21
Revised:2026-03-19
Published:2026-06-24
Online:2026-06-24
Contact:
摘要:
β-胡萝卜素羟化酶(β-carotene hydroxylase,BCH)是类胡萝卜素合成代谢通路中的关键限速酶。以文心兰基因组数据为基础,对BCH家族进行鉴定,并对其基因结构、染色体定位、理化性质、系统发育及共线性关系等进行分析,同时分析它们在文心兰‘XM-1’花色变化的不同阶段以及文心兰不同品种中的表达情况。结果表明,在文心兰基因组中共鉴定到9个BCH成员,分布于8条染色体上,且存在片段复制事件。系统进化树表明,OnBCH主要聚类在2个分支。上游启动子上分布多种光信号、胁迫反应、生长发育和激素调节元件。qRT-PCR结果表明,OnBCH1/3/4在文心兰‘XM-1’半开放期(S2,黄色)至盛花期(S4,白色)表达量显著下调,与叶黄素、玉米黄质和β-隐黄质含量变化趋势一致,推测OnBCH1/3/4在文心兰‘XM-1’花色变化中发挥重要作用。12份黄色系列文心兰品种的类胡萝卜素含量具有显著差异,结合qRT-PCR结果推测基因OnBCH1/3/4、OnBCH6/7/8/9,在调控类胡萝卜素介导的文心兰呈色功能上具有相似性。通过构建OnBCH的转录因子调控网络,推测MYB-related转录因子evm.model.Chr084.732与BCH3调控模块在文心兰类胡萝卜素介导的花色变化过程中发挥重要作用。
陈燕, 郑金璇, 罗远华, 陈艺荃, 方能炎, 钟淮钦. 文心兰β-胡萝卜素羟化酶基因家族鉴定与表达分析[J]. 园艺学报, 2026, 53(6): 1637-1651.
CHEN Yan, ZHENG Jinxuan, LUO Yuanhua, CHEN Yiquan, FANG Nengyan, ZHONG Huaiqin. Identification and Expression Analysis of the β-Carotene Hydroxylase Gene Family of Oncidium hybridum[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(6): 1637-1651.
图1 文心兰‘XM-1’在开花过程中的花色变化(A)和12个黄色系列文心兰表型(B)
Fig. 1 Phenotype of flower color changes of Oncidium‘XM-1’during flowering(A)and 12 yellow cultivars of Oncidium hybridum(B)
| 引物名称Primer name | 上游引物(5′-3′)Forward primer | 下游引物(5′-3′)Reverse primer |
|---|---|---|
| OnBCH1 | GCCTTCGCTATGTCCTCTT | ACCGAGCAACCAATGGAT |
| OnBCH2 | TCGCCAAAGTTGCTATGC | GCTTCTTCTTCTTCTCAGCG |
| OnBCH3 | GCCTTTGCTATGTCCTCTTC | GCTACACCGAACAACCAAT |
| OnBCH4 | CGTCCCGTATTTCCAATG | ATTCTTCCATCCCTCCCA |
| OnBCH5 | ACGAGCAACAGGAGAAGAGC | CGATGGCAGGAGAAGAGAAC |
| OnBCH6 | TTGTCTATCTGTGGGTGCTG | GCCTGTGATGCGATTCAT |
| OnBCH7 | GCCATCATCGCAGTCTACT | GTCCCAAGCATTTCCGTAT |
| OnBCH8 | CCACCATCTGCTTTCTCAT | AGTAGACTGCGATGATGGC |
| OnBCH9 | GCAGCCGTTATGTCCAGTT | CAGCACCCACAGATAGACAA |
| OnActin | GGAGAAACTTGCTTATGTGGC | CGTAATGACTTGACCATCCG |
表1 qRT-PCR引物序列
Table 1 The sequences of qRT-PCR primers
| 引物名称Primer name | 上游引物(5′-3′)Forward primer | 下游引物(5′-3′)Reverse primer |
|---|---|---|
| OnBCH1 | GCCTTCGCTATGTCCTCTT | ACCGAGCAACCAATGGAT |
| OnBCH2 | TCGCCAAAGTTGCTATGC | GCTTCTTCTTCTTCTCAGCG |
| OnBCH3 | GCCTTTGCTATGTCCTCTTC | GCTACACCGAACAACCAAT |
| OnBCH4 | CGTCCCGTATTTCCAATG | ATTCTTCCATCCCTCCCA |
| OnBCH5 | ACGAGCAACAGGAGAAGAGC | CGATGGCAGGAGAAGAGAAC |
| OnBCH6 | TTGTCTATCTGTGGGTGCTG | GCCTGTGATGCGATTCAT |
| OnBCH7 | GCCATCATCGCAGTCTACT | GTCCCAAGCATTTCCGTAT |
| OnBCH8 | CCACCATCTGCTTTCTCAT | AGTAGACTGCGATGATGGC |
| OnBCH9 | GCAGCCGTTATGTCCAGTT | CAGCACCCACAGATAGACAA |
| OnActin | GGAGAAACTTGCTTATGTGGC | CGTAATGACTTGACCATCCG |
| 基因ID Gene ID | 基因名称 Gene name | 氨基酸数 Number of amino acids | 分子量/Da Molecular weight | 等电点 pI | 不稳定系数 Instability coefficient | 脂肪族指数 Aliphatic index | 亲水性 Gravy | 亚细胞定位 Subcellular localization |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| evm.model.Chr045.315 | OnBCH1 | 410 | 46 174.80 | 6.99 | 43.42 | 68.56 | -0.257 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr046.218 | OnBCH2 | 190 | 21 704.58 | 10.63 | 46.02 | 92.00 | 0.476 | 细胞质Cytoplasmic |
| evm.model.Chr047.194 | OnBCH3 | 386 | 43 497.33 | 9.77 | 47.67 | 80.67 | -0.084 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr048.203 | OnBCH4 | 171 | 19 273.15 | 7.25 | 45.75 | 78.77 | 0.084 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr085.590 | OnBCH5 | 597 | 66 523.38 | 8.71 | 66.65 | 76.33 | -0.322 | 线粒体Mitochondrial |
| evm.model.Chr086.400 | OnBCH6 | 280 | 31 010.88 | 6.93 | 70.10 | 84.43 | 0.096 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr087.477 | OnBCH7 | 304 | 33 796.12 | 4.69 | 60.51 | 85.76 | 0.020 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr087.567 | OnBCH8 | 300 | 33 436.60 | 5.22 | 66.71 | 84.93 | -0.026 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr088.437 | OnBCH9 | 304 | 33 700.91 | 9.87 | 70.15 | 86.38 | 0.027 | 叶绿体 Chloroplast |
表2 OnBCH家族基本理化性质
Table 2 Basic parameters analysis of OnBCH family
| 基因ID Gene ID | 基因名称 Gene name | 氨基酸数 Number of amino acids | 分子量/Da Molecular weight | 等电点 pI | 不稳定系数 Instability coefficient | 脂肪族指数 Aliphatic index | 亲水性 Gravy | 亚细胞定位 Subcellular localization |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| evm.model.Chr045.315 | OnBCH1 | 410 | 46 174.80 | 6.99 | 43.42 | 68.56 | -0.257 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr046.218 | OnBCH2 | 190 | 21 704.58 | 10.63 | 46.02 | 92.00 | 0.476 | 细胞质Cytoplasmic |
| evm.model.Chr047.194 | OnBCH3 | 386 | 43 497.33 | 9.77 | 47.67 | 80.67 | -0.084 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr048.203 | OnBCH4 | 171 | 19 273.15 | 7.25 | 45.75 | 78.77 | 0.084 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr085.590 | OnBCH5 | 597 | 66 523.38 | 8.71 | 66.65 | 76.33 | -0.322 | 线粒体Mitochondrial |
| evm.model.Chr086.400 | OnBCH6 | 280 | 31 010.88 | 6.93 | 70.10 | 84.43 | 0.096 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr087.477 | OnBCH7 | 304 | 33 796.12 | 4.69 | 60.51 | 85.76 | 0.020 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr087.567 | OnBCH8 | 300 | 33 436.60 | 5.22 | 66.71 | 84.93 | -0.026 | 叶绿体 Chloroplast |
| evm.model.Chr088.437 | OnBCH9 | 304 | 33 700.91 | 9.87 | 70.15 | 86.38 | 0.027 | 叶绿体 Chloroplast |
图5 文心兰‘XM-1’OnBCH家族基因的表达分析 S1:开放初期;S2:半开放期;S3:开放期;S4:盛花期。不同小写字母表示不同样本间在P < 0.05水平差异显著
Fig. 5 Expression analysis of OnBCH family genes of Oncidium‘XM-1’ S1:Initial flowering stage;S2:Half flowering stage;S3:Flowering stage;S4:Full flowering stage. Different lowercase letters indicate significant differences among different samples at the P < 0.05 level
图6 不同品种文心兰类胡萝卜素含量测定 BY:白玉;MT:蜜糖;SY:扇叶文心兰;JH:金辉;NML:柠檬绿;MS:门神;XS:香水;LH:老虎;CF:春枫;KK:可可;XJS:香吉士;HJL:黄精灵。不同小写字母表示不同样本间在P < 0.05水平差异显著。下同
Fig. 6 Carotenoid content determination of different cultivars of Oncidium hybridum BY:Oncidium Gower Ramsey‘White Jade’;MT:Oncidium Sweet Sugar‘Wide’;SY:Oncidium pusillum;JH:Oncidium Gower Ramsey‘Jinhui’;NML:Oncidium Sweet Sugar‘Lemon Drop’;MS:Oncidium Tropic Breeze‘Ever Glade’;XS:Oncidium Jairak Fragrance;LH:Willsonara Dandy‘Sundance’;CF:Odontocidium Spring Maple;KK:Oncidium Space Race‘CoCo’;XJS:Oncidium Gower Ramsey‘Sunkist’;HJL:Oncidium‘Golden Spirit’. Different lowercase letters indicate significant differences among different samples at the P < 0.05 level. The same below
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doi: 10.1038/ng.3149 pmid: 25420146 |
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doi: 10.1104/pp.105.067827 pmid: 16183835 |
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doi: 10.1016/j.tplants.2010.02.003 URL |
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doi: 10.1016/j.molp.2023.09.010 URL |
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doi: 10.1038/nature00861 |
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doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0623 |
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doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0623 |
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doi: 10.1105/tpc.011403 URL |
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doi: 10.1023/a:1011623907959 pmid: 11587509 |
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