乙二醛酶系统包括三个酶:乙二醛酶Ⅰ、乙二醛酶Ⅱ和乙二醛酶Ⅲ,它们在植物适应环境胁迫中具有十分重要的作用.本研究以萱草品系'63#'自交后代为材料,并根据乙二醛酶Ⅰ活力高低将自交后代划分成四个等级.测定不同等级的萱草在受到锌胁迫时的生理指标,探究萱草植株受到重金属锌胁迫的影响和乙二醛酶Ⅰ活力的关系.结果显示萱草植株受到锌胁迫的程度随着乙二醛酶Ⅰ活力的升高而减弱,锌胁迫下乙二醛酶Ⅰ活力高的株系还表现出更高的叶绿素含量和较低的丙二醛含量,为建立了基于乙二醛酶Ⅰ活力锌耐受萱草植株筛选体系提供参考.此外,结果显示过量表达萱草乙二醛酶Ⅰ基因(HfGLX I-1)的转基因萱草株系具有更好的重金属锌耐受性.这些结果表明乙二醛酶Ⅰ对提高植物的重金属锌耐受性可能具有普遍性.

植物在逆境条件下会积累过量有毒醛类化合物(如甲基乙二醛),乙二醛酶可有效清除此类化合物以维持体内平衡.为研究萱草乙二醛酶基因的功能,根据萱草转录组测序结果,采用生物信息学方法筛选乙二醛酶候选基因,并通过反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)法首次从萱草中克隆了乙二醛酶的编码序列(coding sequence,CDS)的全长,命名为HfGLXI-1.该CDS全长885 bp,编码295个氨基酸,分子进化树分析显示该基因编码的蛋白质属于乙二醛酶进化枝Ⅰ (Clade Ⅰ),即具有乙二醛酶活性.蛋白质高级结构预测显示HfGLXI-1主要由无规则卷曲、α螺旋和延伸链组成,其配体为二价钴离子和谷胱甘肽,与乙二醛酶的性质相符.通过PCR扩增结果显示扩增得到的基因组DNA条带大小与该基因CDS的分子量相近,测序结果表明上述两者序列完全一致,推测仞-G LXI-1基因不存在内含子.通过构建含有HfGLXI-1 cDNA的过表达载体及采用花粉管通道方法进行转化,获得表达转基因萱草,为进一步研究萱草HFGLXI-1的功能提供参考.

根据我们之前的萱草(Hemerocallis fulva)转录组测序结果,采用生物信息学方法筛选用于实时荧光定量PCR的候选内参基因,并以萱草的根、茎、幼叶和三个发育阶段的花(长度约4 cm的幼嫩花蕾、长度约7 cm的即将开放的花蕾和开放的花朵)为材料,通过实时荧光定量PCR (qRT-PCR)测定通过转录组分析筛选到的6个候选内参基因(HfADF、HfTUB、HfGAPDH、HfTIP41、 HfEF-1α和HfUBQ)在各样品中的表达量.使用统计软件geNorm、NormFinder和BestKeeper对上述6个候选内参基因进行了评估.结果 表明:这些候选内参基因在不同样品中的表达量存在明显差异,适用于萱草不同器官研究的最优内参基因为HfTIP 41和fGAPDH.本研究首次评价了萱草内参基因稳定性,为该物种基因表达分析提供参考.