紫薇 LiANS 基因的克隆和表达及与花青素含量的关系

花青素合成酶 (anthocyanidin synthase, ANS) 是植物花青素生物合成途径末端的限速酶。为初步探究 LiANS 在紫薇花青素生物合成途径上的功能，本研究以紫薇‘紫韵’为试材，利用 RACE 技术获得 ANS 基因的全长，并进行生物信息学的分析和原核表达。采用 qRT-PCR 与 LC-MS 技术检测 LiANS 基因在叶片不同发育时期的表达情况并与花青素含量做相关性分析。结果显示， LiANS 的 cDNA 序列全长 1 378 bp ( 基因登录号为 MT023557) ，开放阅读框为 1 068 bp ，编码 355 个氨基酸，蛋白分子量为 40.221 91 kD ，理论等电点 5.34 ，具有典型的 2OG-FeII-Oxy 保守结构域，是不稳定亲水性蛋白。系统进化树分析表明 LiANS 与石榴的亲缘关系最近。构建原核表达 pCold- LiANS 载体，在 IPTG 诱导下获得了 LiANS 融合表达蛋白，与预期分子量一致。荧光定量 PCR 与 LC-MS 分析表明 LiANS 基因在红色的嫩叶时期表达量最高，随着叶片成熟转为绿色和灰紫色而不断下降。相关关系矩阵表明 LiANS 基因表达量与花青素含量相关性系数为 0.854 508 ，推测 LiANS 基因参与了花青素的积累。为深入研究 LiANS 基因功能在紫薇花青素生物合成的分子调控网络提供科学依据。