芒果MinMYB10基因的克隆及表達分析載體的構建

白蓓蓓 荊永琳 藍麗 王佳 趙志常

摘 ?要 ?MYB（myeloblastosis）轉錄因子主要參與調控植物類黃酮代謝、植物生長發育等。為了研究在芒果果實中類黃酮代謝調控機制，本研究從金煌果肉中克隆得到一個MYB基因，將其命名為MinMYB10，其全長cDNA序列為1021?bp，開放閱讀框為837 bp。該基因編碼的蛋白有278個氨基酸殘基，分子重量為31.60 ku，等電點為5.89。通過系統發育分析發現MinMYB10與擬南芥是親緣關系較近的蛋白。本研究還構建了基因沉默載體pTRV2-MinMYB10和過表達載體 pGreenII 62-SK-MinMYB10，以期在后續研究中探明MinMYB10基因在芒果果實花青素代謝中的作用。

關鍵詞 ?芒果;MinMYB10基因;載體構建

中圖分類號 ?S667.7 ?????文獻標識碼 ?A

Abstract ?The MYB （myeloblastosis） transcription factors are mainly involved in the regulation of flavonoid metabolism， growth and development in plants. In order to study how the flavonoid metabolic pathways are regulated in mango fruit， a MYB gene， designated as MinMYB10， was cloned from the flesh of Jinhuang mango fruit. The full-length cDNA sequence of MinMYB10 was 1021 bp long， containing an open reading frame of 837 bp which would encode a peptide of 278 amino acid residues with a molecular weight of 31.60 ku and an isoelectric point of 5.89. Phylogenetic analysis showed that the encoded protein sequence was closely related to its homolog from Arabidopsis thaliana. We have also constructed a silencing vector， pTRV2-MinMYB10， and an over expression vector， pGreenII 62-SK-MinMYB10， aiming to decipher the role of MinMYB10 in the metabolism of anthocyanin in mango fruit in our upcoming researches.

Keywords ?mango; MinMYB10 gene; vector construction

DOI ?10.3969/j.issn.1000-2561.2019.07.008

轉錄因子（transcription factor，TF）又稱反式作用因子，可以與真核基因的啟動子區域中順式作用元件發生特異性結合，是一類在生物體廣泛存在的蛋白質分子[1]。轉錄因子一般由DNA結合區（DNA-binding domain）、寡聚化位點（oligomerization site）、轉錄調控區（transcription regulation domain）和核定位信號區（nuclear location signal）這4個功能區域組成[2]。MYB轉錄因子是高等植物中最大的轉錄因子家族之一，主要參與調控植物類黃酮代謝、植物生長發育、應答外界壞境和植物刺激等生理過程[3-7]。

芒果（Mangifera indica L.），屬漆樹科常綠大喬木，又名密望子、柁果、望果等。芒果樹壽命可達幾百年，原產印度及馬來西亞[8]。其所含有黃酮類成分很高，在所有水果中少見，維生素C含量也不低，礦物質、蛋白質、脂肪、糖類等，也是其主要營養成分。目前，關于芒果MYB轉錄因子對果實類黃酮代謝反應調控機制研究報道較少[9]。本研究在前期研究的基礎上克隆得到一個MYB轉錄因子基因MYB10，命名為MinM YB10，同時對其編碼的蛋白序列進行生物信息學分析，并進一步構建了沉默表達載體和過表達載體，為深入研究該轉錄因子的功能奠定基礎，也為解析芒果果實花青素合成的調控機制奠定基礎。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

本研究所用試材均取自中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所的農業部儋州芒果種質圃，以金煌芒為試材。使用的試劑有TaKaRa PrimerSTAR Max DNA Polymerase、rTaq、克隆載體pEASY?-Blunt、大腸桿菌Trans-T1感受態、農桿菌GV3101等。

1.2 ?方法

1.2.1 ?芒果果肉總RNA的提取及cDNA的反轉錄 ?芒果果肉總RNA的提取參照天根公司生產的RNAprep Pure多糖多酚植物總RNA提取試劑盒進行相關的操作，cDNA合成方法詳見全式金公司TransScript?-Uni One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix試劑盒說明書。

1.2.2 ?MinMYB10基因的克隆 ?根據前期已經拼接得到的該基因的全長序列，設計上下游特異性引物擴增MinMYB10基因。PCR反應體系：1?μL?cDNA模板，上下游引物（10?pmol/μL）各0.5?μL，10?μL?TaKaRa PrimerST AR MaxDNA聚合酶和8 μL ddH2O;PCR反應程序：98?℃預變性5?s;98?℃ 10 s，55?℃ 15?s，72?℃ 6 s，35個循環;72?℃延伸10 min，4?℃保存備用。連接pEASY- blunt載體，轉化到Trans-T1大腸桿菌感受態細胞中，挑取陽性菌液送公司測序。

1.2.3 ?MinMYB10基因的生物信息學分析 ?利用NCBI上的ORF finder（https：//www.nc bi.nl m.nih.gov/orffinder/）查找MinMYB10基因的開放閱讀框，并推測其氨基酸序列;運用ExPASy ProtParam軟件（https：//web.expasy.org/protparam/）分析MinMYB10蛋白理化性質;使用ProtScale（https：//web.expasy.org/protscale/）軟件分析氨基酸的疏水性與親水性;使用DNAMAN和Prabi（https：//npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/secpred_sopma.pl）軟件分析蛋白質二級結構模型;使用SWI S S-MODEL（https：//swissmod el.expa sy.or g/I n t er acti ve/SW3VtZ/models/）在線軟件預測并構建MinM YB10蛋白的三級結構模型;利用NCBI上的Blastp（https：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）搜索Min M YB10蛋白的同源序列;使用NCBI中的Conserved domains（https：//www.ncbi.nl m.nih.g ov/ Structure/cdd/wrpsb.cgi？RID=NG6HM4 ME014 & m ode=all）分析MinMYB10蛋白序列的保守結構域;利用MEGA 7.0軟件進行同源序列比對并構建系統進化樹。

1.2.4 ?載體構建 ?（1）pTRV2-MinMYB10基因沉默載體的構建。首先使用限制性內切酶BamHⅠ和XbaⅠ對載體pTRV2和目的基因MinMYB10進行雙酶切。1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測，分別將目的基因和酶切后的載體條帶進行切膠回收。然后用T4連接酶（全式金公司）22?℃連接20 min，連接體系為：pTRV2載體片段1 μL，MinMYB10目的基因片段4 μL，T4連接酶0.2?μL，10T4 Buffer 1 μL，ddH2O 3.8?μL。轉化到Trans-T1大腸桿菌感受態細胞中，挑取陽性菌液擴繁提質粒進行雙酶切檢測，最后轉化GV3101農桿菌感受態，篩選陽性菌液，將菌液與50%的甘油按照體積1∶1混合，于?80?℃保存。

（2）pGreenII 62-SK-MinMYB10基因過量表達載體的構建。首先使用限制性內切酶BamHⅠ和XhoⅠ對載體pGreenII 62-SK和目的基因MinMYB10進行雙酶切。1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測，分別將目的基因和酶切后的載體條帶進行切膠回收。然后用T4連接酶（全式金公司）22?℃連接20?min，連接體系為：pGreenII 62-SK載體片段1 μL，MinMYB10目的基因片段4 μL，T4 連接酶0.2 μL，10T4 Buffer 1 μL，ddH2O 3.8 μL。轉化到Trans-T1大腸桿菌感受態細胞中，挑取陽性菌液擴繁提質粒進行雙酶切檢測，最后轉化GV3101農桿菌感受態，篩選陽性菌液，將菌液與50%的甘油按照體積1∶1混合，于?80?℃保存。

2 ?結果與分析

2.1 ?金煌芒果果肉總RNA的提取

提取金煌芒果果肉總RNA，用核酸蛋白儀測定其濃度800～1000?ng/μL，純度OD260/OD280的比值為1.8～2.0，用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測，有2條清晰完整的條帶（圖1）。

2.2 ?MinMYB10基因全長的克隆

以金煌芒完熟期果肉cDNA為模板，以ORF兩側設計引物進行PCR得到MinMYB10基因的cDNA全長。在1.0%瓊脂糖凝膠電泳圖上，目的片段約1000?bp（圖2），與預期結果一致。測序后，利用ORF finder分析得到基因CDS區為837?bp，編碼278個氨基酸，蛋白質分子質量為31.60 ku，等電點為5.89。

2.3 ?MinMYB10基因序列、同源性、結構域及進化樹分析

根據MYB10基因編碼蛋白序列，在NCBI上利用Blast P搜索并下載該蛋白的同源序列。選擇與MinMYB10同源性較高的物種進行同源比對，物種分別為芒果（Mangifera indica L.）、可可（Theo broma cacao）、榴蓮（Durio zibethinus）、亞錦葵（Herrania umbratica）和葡萄（Vitis vinifera），可了解它們之間的親緣關系（圖3）。使用NCBI上的Conserved domains分析MinMYB10蛋白結構域，結果顯示MinMYB10含有PLN0 3 212、

MinMYB10： MYB10 of Mangifera indica L.; TcaMYB10： MYB10 of Theobroma cacao; HumMYB10： MYB10 of Herrania umbratica; DziMYB10： MYB10 of Durio zibethinus; VviMYB10： MYB10 of Vitis vinifera.

2.4 ?MinMYB10基因載體的構建

2.4.1 ?pTRV2-MinMYB10基因沉默載體的構建 ?首先使用Takara PrimerSTAR MaxDNA聚合酶擴增基因全長，1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測回收目的條帶，將pTRV2空載體和目的基因MinMYB10用BamHⅠ和XbaⅠ進行雙酶切，1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測回收目的條帶，然后利用T4連接酶連接回收條帶，構建沉默載體pTRV2-MinMYB10，轉化到Trans-T1大腸桿菌感受態細胞中，挑取陽性菌液進行擴繁，之后提取pTRV2-MinMYB10重組質粒，再用BamHⅠ和XbaⅠ進行雙酶切驗證，酶切目的基因片段為1000 bp（圖9A），與預期結果相吻合，表明pTRV2-MinMYB10重組質粒表達載體構建成功。pTRV2-MinMYB10轉化到GV3101農桿菌，菌液PCR檢測到目的基因已成功轉化到農桿菌菌株（圖9B）。

2.4.2 ?pGreenII 62-SK-MinMYB10基因過量表達載體的構建 ?首先使用Takara PrimerSTAR MaxDNA聚合酶擴增基因全長，1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測回收目的條帶，將pGreenII 62-SK空載體和目的基因MinMYB10用BamHⅠ和XhoⅠ進

3 ?討論

MYB轉錄因子N端含有MYB保守結構域，該區域由50多個氨基酸組成。MYB轉錄因子含有1～3個不完全重復的串聯結構域（R1、R2和R3）[10]。依據MYB結構域的數目不同，MYB轉錄因子分為4個亞類：1R-MYB、2R-MYB（R2R3-MYB）、3R-MYB（R1R2R3-MYB）和4R-MYB（four R1/R2）[11]。MYB轉錄因子雖然在序列上具有一定的保守性，但在不同物種、不同個體或同一個體的不同組織器官中發揮著不同的功能。如：擬南芥中AtMYB21和AtMYB24通過調控植物激素茉莉酸的合成來影響花青素的積累[12]。研究發現楊樹的PtrMYB3和PtrMYB20[13]，小麥的TaMYB4[14]、水稻的OsMYB46和玉米的ZmMYB31等[15]均參與細胞壁形成。植物中MYB類轉錄因子主要以R2R3-MYB的形式存在，主要參與植物初生和次生代謝以及對外界刺激和脅迫的應答過程。在模式植物擬南芥中已鑒定出130多個R2R3-MYB基因。在Stracke等[16]的研究中，擬南芥的133個R2R3-MYB基因被劃分為24個亞類，其中第10亞類MYB10主要調控花青苷的合成代謝過程。近年來已有研究報道MYB轉錄因子在蘋果（Malus domestica）[17]、櫻桃（Prunus avium L.）[18]、草莓（Fragaria ananassa）[19]和葡萄（Vitis vinifera）[20]等果實的花青素合成中起關鍵調控作用。本研究從金煌芒芒果果肉中克隆得到MinMYB10基因，分析其結構域發現存在兩個MYB結構域，屬于R2R3-MYB轉錄因子，并且與其他物種R2R3-MYB家族成員在此區域高度保守，開放閱讀框為837 bp，編碼278個氨基酸，蛋白質分子質量為31.60 ku，等電點為5.89，不穩定指數為56.17，為不穩定蛋白。

花青素（Anthocyanins）是一種天然的植物色素，對于植物組織器官呈色具有重要的影響。近年來對花青素的研究也有了一定進展。Vimolma ngkang等[21]研究報道過量表達蘋果R2R3-MYB轉錄因子MdMYB3可以促進煙草合成花青素和黃酮醇，使轉基因煙草的花色加深。在月季中，R2R3-MYB轉錄因子RhMYBs4-1和RhMYBs6-1也均可促進花青苷的合成[22]。本研究克隆的MinMYB10具有典型的R2R3結構域，可推測其參與芒果果實花青素的合成過程，對芒果果實花青素合成相關基因進行克隆與表達分析，有助于闡明花青素合成與代謝對芒果果實呈色的調控機理，并進一步構建了沉默表達載體和過表達載體，為更深入解析該基因的功能奠定理論基礎。

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