汉中黑稻花青素合成酶基因克隆及生物信息学分析

摘要： 花青素合成酶（Anthocyanidin Synthase， ANS）是植物花青苷生物合成途径末端的关键酶，催化无色花色素到有色花色素的转变。为研究汉中黑稻的ANS多样性及起源，采用克隆测序的方法对汉中7种品种黑稻的ANS基因序列进行分析。采用生物信息学方法，对该基因序列进行对比，并构建系统进化树和同源树，对其编码蛋白从基本理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、信号肽、导肽、二级结构和三级结构等方面进行预测和分析。结果表明7种汉中黑稻存在黑稻1、黑稻2两种基因序列，开放阅读框均为1 128 bp，编码375个氨基酸。进化树表明黑稻1和黑稻2与籼稻、粳稻、浦竹仔、小麦等禾本科植物较近的亲缘关系，同源性分析表明黑稻1和黑稻2与籼稻等植物的ANS具有高度的同源性。氨基酸序列比对发现黑稻1和黑稻2仅有326位氨基酸不同。黑稻1的ANS蛋白含有2OG-FeⅡ_Oxy加氧酶的保守结构域。ANS蛋白三级结构预测，发现黑稻1和籼稻存在差异，推测ANS可能是花青苷合成中起重要作用的关键酶。这些结果表明ANS基因是一个古老的基因，可以作为种属鉴定的参考基因，可能是影响黑稻花青苷生物合成的主要基因之一