滇龙胆GrHDR基因的克隆与表达分析

龙胆苦苷(gentiopicroside)是中药龙胆中的主要药效成分,属于萜类化合物的衍生物.1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸还原酶[1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphate reductase,HDR]是萜类物质合成途径中的关键酶.为探讨不同光照条件下滇龙胆HDR(GrHDR)基因的表达与龙胆苦苷含量之间的关系,该文以滇龙胆叶片cDNA为模板,采用PCR和TA克隆技术获得GrHDR基因序列,对该序列进行生物信息学分析和表达分析,并采用高效液相色谱法测定龙胆苦苷含量,对该基因表达与龙胆苦苷含量进行比较.结果表明:(1)GrHDR基因(GenBank登录号:KJ917165.1)全长1398 bp,编码465个氨基酸,推定GrHDR蛋白是亲水且稳定的,相对分子质量是52281.25 Da,理论等电点是5.32;(2)该蛋白属于LYTB蛋白家族,可能定位于叶绿体上,无信号肽,二级结构主要由 α-螺旋(45.16％)、β-转角(6.24％)、无规卷曲(33.98％)、延伸链(14.62％)构成;(3)GrHDR蛋白序列与同属植物秦艽的HDR蛋白相似性最高(95.71％);(4)实时荧光定量PCR结果显示GrHDR基因在滇龙胆中的表达量为根>叶>茎,而在10％、30％、100％全光光照条件下各组织的表达量有很大差异;(5)高效液相色谱法结果显示,不同光照条件下龙胆苦苷含量一致,均为根>叶>茎,其中100％全光光照下,药用部位根中龙胆苦苷含量达到7.141％,约是30％、10％全光光照条件的两倍,但该结果与同一光照条件下GrHDR基因表达规律不完全一致.该研究为阐述HDR基因功能及其与龙胆苦苷含量的关系提供参考.