草莓果實查爾酮異構酶基因克隆及表達分析

蔡雯婷，孫 娟，董文華，劉曉言，董清華

(農業應用新技術北京市重點實驗室/北京農學院 植物科學技術學院，北京102206)

隨著草莓Fragaria×ananassa果實的成熟, 果皮中花色素苷大量積累最終呈現紅色[1]。花色素苷屬于類黃酮化合物，廣泛存在于植物果實表皮細胞的液泡中[2]。查爾酮異構酶(chalcone isomerase，CHI，EC 5.5.1.6)是花色素苷合成的關鍵酶和限速酶，該酶(CHI)和查爾酮合成酶(CHS)兩者一起協同調控花色素苷合成，CHI參與查爾酮的異構化并催化查爾酮(Chalcone)生成柚皮素(Naringenin)，經過其他酶的催化最終形成花色素苷[3,4,5]。CHI基因作為花色素苷合成的結構基因[6]，其表達量的高低直接影響植物花色或果實著色，因此CHI基因調控機制的研究對于了解草莓花色素苷形成的分子機理有著重要意義。

查爾酮異構酶是最先從大豆中發現[7]，1987 年從法國菜豆(Phaseolusvulgaris)中克隆獲得CHI基因[8]，目前該基因已在煙草[9]、矮牽牛[10]、番茄[11]、芍藥[12]、黃花蒿[13]、蘋果[14]等多種植物中被克隆。在紅果、黃果兩種森林草莓(Fragariavesca)轉錄組數據中，與紅果草莓相比，FvCHI基因表達量在黃果草莓中下調，該基因表達量與花色素苷的積累呈正相關[15]。‘紅顏’草莓屬于光敏感型草莓，果實中FaCHI基因隨著透光率的降低而表達量下降，說明‘紅顏’草莓果實著色與FaCHI密切相關[16]。

目前草莓中CHI基因多在轉錄組中發現其表達量的差異與花色素苷合成有關，但未見報道有關八倍體草莓的FaCHI基因克隆與表達等研究。本研究利用前期不同顏色的‘紅顏’草莓果實轉錄組篩選出在著色期表達量顯著的差異基因，即FaCHI，本試驗從‘紅顏’草莓中克隆FaCHI基因，通過生物信息學分析和在草莓著色過程中的實時熒光定量分析，初步探明查爾酮異構酶基因在草莓花色素苷合成過程中的作用。……