藍莓Vc ACS基因的克隆與表達分析

陳秋紅 韋鵬飛 喻泱華 譚攀 郭崇炎 王志龍

摘 要：1-氨基環丙烷-1-羧酸合成酶基因（ACS）編碼的蛋白是控制植物體內乙烯合成的關鍵限速酶，在植物發育、果實成熟、性別決定及抗逆境等過程中都發揮著重要調控作用。該研究采用RT-PCR和RACE技術首次從高叢藍莓中獲得了ACS基因的全長cDNA序列。該基因的cDNA序列全長為1747bp，其開放閱讀框長為1323bp，編碼440個氨基酸，命名為Vc ACS。Vc ACS為親水性蛋白，無跨膜結構域，預測定位于細胞核或細胞質，含有AAT_like-吡哆醛-5-磷酸保守結構域。進化樹分析表明，藍莓Vc ACS蛋白和中華獼猴桃ACS蛋白的親緣關系最近。轉錄表達水平檢測結果表明，VcACS基因主要在花托、花瓣、雄蕊和根中表達，在花托中表達量最高，在嫩莖有低水平的表達，在葉中不表達。PEG6000（干旱）、低溫和乙烯利都能誘導Vc ACS基因的表達上調，但表達水平存在差異。該研究成果為藍莓ACS基因的進一步利用奠定了基礎。

關鍵詞：藍莓；ACS基因；生物信息學分析；表達分析

中圖分類號 S663.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）21-0010-07

Cloning and Expression Analysis of Vc ACS Gene from Blueberry

Chen Qiuhong et al.

（College of Agricultural，Hunan Agriculture University，Changsha 410128，China）

Abstract：The protein，1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase gene （ACS）is a key rate-limiting enzyme for controlling ethylene synthesis in plants.It plays an important role in plant development，fruit ripening，sex determination and stress resistance.In this research，the full-length cDNA sequence of ACS gene was obtained from highbush blueberry for the first time using RT-PCR and RACE technology.The full-length cDNA sequence of the gene was 1747bp，and its open reading frame was 1323bp，encodes 440 amino acids，named Vc ACS.Vc ACS is a hydrophilic protein with no transmembrane domain.It is predicted to be located in the nucleus or cytoplasm and contains the conserved domain of AAT_like-pyridoxal-5-phosphate.Phylogenetic tree analysis showed that the kinship between Vc ACS protein and ACS protein of Actinidia chinensis was the closest.The results of transcriptional expression analysis showed that Vc ACS gene was mainly expressed in receptacles，petals，stamens and roots，with the highest expression in receptacles and low expression in tender stems，but was not expressed in leaves.PEG6000 （drought），low temperature or ethephon treatment all could induce the expression of Vc ACS gene，but the expression level and induction speed were different.This research lays the foundation for the further utilization of the ACS in blueberry.

Key words：Blueberry；ACS gene；Bioinformatics analysis；Expression analysis

乙烯（ethylene）是一種重要的植物內源性氣體激素，參與調控植物種子的萌發、性別分化、果實成熟、生物和非生物脅迫等多種植物生長發育過程[1-4]。乙烯的生物合成是一個復雜的生物化學反應過程，首先蛋氨酸由腺苷蛋氨酸合成酶催化生成腺苷蛋氨酸，之后腺苷蛋氨酸再由ACC合成酶（l-aminocyclopropane-1-carboxlic acid synthase，ACS）催化生成 ACC（l-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC），最后ACC在ACC氧化酶（l-aminocyclo Pro Pane-1-carboxylic acid oxidase，ACO）的作用下生成乙烯[5，6]。由此可知，在乙烯生物合成途徑中，ACS是一個關鍵的限速酶。ACS的合成是受到ACS基因編碼的，但ACS在一般植物組織中含量低，而受生物、非生物脅迫因子誘導進行從頭合成，且不易被分離純化[7]。……