芒果ANS基因的鉴定及与其他植物的比较分析

文章编号：1002-1302（2017）20-0043-07

芒果（Mangifera indica Linnaeus）俗称芒果，是漆树科（Anacardiaceae）芒果属（Mangifera Linnaeus）的著名热带果树，因其果肉细腻、风味独特、营养价值丰富，且具有理气、健脾、益胃、降低胆固醇、防治心血管疾病、预防乳腺癌等多种功效，深受人们欢迎[1]。芒果果实色泽作为人们挑选芒果的一个重要参考指标，它的形成是一个非常复杂的代谢过程，主要与类胡萝卜素和花青素代谢途径有关。花青素（anthocyanin）又称花色素，是一类决定颜色的重要的天然水溶性色素，属于黄酮类化合物，广泛分布于多种植物组织中，是形成植物花、果实等组织颜色的主要色素[2]。花青素的含量在决定植物的花色、叶色、果色和其他经济器官的色泽及其营养品质方面起着重要作用，还可以起到吸引昆虫和植食性动物以达到传播花粉和种子的目的[3-4]。

花青素合成酶（无色花色素双加氧酶，anthocyanidin synthase，ANS/leucoanthocyanidin dioxygenase，LDOX，EC：114.11.19）是花青素合成途径末端的一个关键酶，通过Fe2+和 2-酮戊二酸离子将无色花青素氧化生成花青素，属于双加氧酶家族[5]。因此，可通过上调或抑制ANS基因的表达来改变花青素的含量或成分，从而引起植物花色的变化。ANS （LDOX）最初是从玉米的A2突变体中克隆得到[6]。目前，ANS基因已在拟南芥[7]、荔枝[8]、芒果[9]、龙眼[10]、葡萄[11]、苹果[12]、越橘[13]、茶树[14]、棕色棉[15]等多种植物中克隆。

ANS基因的表达水平与花青素累积之间的关系也在多种植物中被研究。游向荣等研究结果表明，龙眼芽轴颜色和ANS基因的表达差异有关[10]。龙眼正常成花的顶芽芽轴萌动时，芽轴颜色变红，ANS基因正常表达；而发生成花逆转时，芽轴颜色保持浅黄色，ANS基因下调表达。Honda等在苹果中发现，5个花青素合成相关基因在果皮着色过程中协同表达，并且其表达水平和花青素含量呈正相关[16]。Salvatierra等研究表明，在草莓果实成熟过程中，花青素合成相关基因的转录水平明显增加，并且其在红色果实中的表达水平明显高于白色果實[17]。Li等研究发现，ANS基因表达活性上调，使得桑树的果实变为红色[18]。李晓艳等研究发现，越橘从开花到果实成熟的整个发育过程中都能检测到ANS基因的表达，在成熟果的果皮中，ANS基因的表达量最高；而花色素苷的含量随着果实的成熟而增高，在越橘成熟果的果皮中，花色素苷的含量最高，与ANS基因表达量的变化一致[13]。研究说明，ANS基因在越橘果实花色素苷形成过程中可能起到调控作用，并具有一定的组织特异性。

本试验以芒果ANS基因作为研究目标，以已知ANS基因功能的双子叶植物纲（Dicotyledoneae）十字花科（Brassicaceae）拟南芥[Arabidopsis thaliana （Linnaeus） Heynhold]的ANS基因为参考，依托全基因组数据库，通过BLAST的方法获得了双子叶植物（Dicotyledons）番木瓜科（Caricaceae）番木瓜（Carica papaya Linnaeus），芸香科（Rutaceae）金钱橘（Citrus clementina Hortulanorum ex Tanaka）、甜橙[Citrus sinensis = C. ×sinensis （Linnaeus） Osbeck]，蔷薇科（Rosaceae）苹果（Malus domestica Borkhausen=Malus pumila Miller）、桃子[Prunus persica （Linnaeus） Batsch= Amygdalus persica Linnaeus]、甜樱桃[Prunus avium （Linnaeus） Linnaeus = Cerasus avium （Linnaeus） Moench]、西洋梨（Pyrus communis Linnaeus），葡萄科（Vitaceae）葡萄（Vitis vinifera Linnaeus），鼠李科（Rhamnaceae）枣（Ziziphus jujuba Miller），石榴科（Punicaceae）石榴（Punica granatum Linnaeus），猕猴桃科（Actinidiaceae）中华猕猴桃（Actinidia chinensis Planchon），漆树科芒果，无患子科（Sapindaceae）龙眼（Dimocarpus longan Loureiro）、荔枝（Litchi chinensis Sonnerat），无油樟科（Amborellaceae）无油樟（Amborella trichopoda Baillon），单子叶植物（Monocotyledons）芭蕉科（Musaceae）小果野蕉（Musa acuminata Colla）的ANS基因序列，通过系统进化分析、理化性质分析、结构分析等分析这17种植物ANS基因序列，比较果树中ANS基因的特性，为分析ANS基因在芒果中的表达特性及其在花青素合成途径中的作用机制奠定基础，为推动芒果ANS基因功能研究提供理论支持。

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