Ata4CL基因在紫菀黄酮合成与抗旱性功能研究

　　

摘要：

目的 紫菀（Aster tataricus L.）作为止咳润肺药材，黄酮类化合物是其主要活性成分，4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）为黄酮合成的关键限速酶，解析Ata4CL分子特征及在黄酮合成与抗旱中的双重功能，为紫菀药用成分优化及抗逆育种提供理论依据。 方法 硝酸铝比色法测定紫菀不同组织和生长阶段的总黄酮含量，克隆Ata4CL基因全长，结合生物信息学工具分析其结构特征，利用农杆菌介导转化烟草进行亚细胞定位，构建35S∶∶Ata4CL-6HA过表达载体并转化拟南芥，经干旱胁迫处理验证其功能。 结果 紫菀根部总黄酮呈双峰积累，为黄酮积累的主要部位，进入开花期的植株叶片和根茎中含量最高。克隆获得Ata4CL基因全长1 623 bp，编码540个氨基酸，分子量为59.04 kD，编码蛋白以无规则卷曲为主，含AAE保守结构域，定位于叶绿体；其氨基酸序列在菊科植物中高度保守，与小蓬草同源性高达96.48%；该基因在根部和叶片的表达量均呈“上升-下降-上升”的趋势，在开花植株中根部表达最强，盛花期的花中表达量最高。过表达Ata4CL的拟南芥总黄酮含量较野生型提高1.47-1.76倍，基因表达量上调5.41-12.23倍，同时在黄酮通路上下游合成基因表达量均上调；干旱胁迫下，转基因拟南芥比野生型存活率提高76.67%-86.67%，株高、根长及莲座直径均显著增加，SOD和POD活性增强，MDA含量降低。 结论 Ata4CL基因通过协同调控黄酮生物合成从而提高植物抗旱性，为紫菀药用成分优化及抗逆品种选育提供了关键分子靶点。