大豆GmDFR基因克隆及其抵御缺铁胁迫功能的鉴定

二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase, DFR)在植物的花青素合成中发挥关键催化作用。花青素能保护组织免受非生物胁迫诱发的氧化应激,也可以作为螯合剂促进植物对铁的吸收。本研究克隆了大豆(Glycine max) GGDC-0068生产商mDFR基因(GenBank No. MN547961) CDS及其启动子片段pGmDFR(GenBank No. MW455109),并对其生物信息学和抵御缺铁胁迫的功能进行了分析。结果显示,GmDFR的CDS全长1 020 bp,编码medieval European stained glasses339个氨基酸。GmDFR具有典型的PLN02650和WcaG超家族selleck NMR结构域,属于DFR和核苷二磷酸糖异构酶家族,GmDFR蛋白不是跨膜蛋白。系统发育分析表明,大豆GmDFR与野生大豆(G. soja) GsDFR的相似度最高,为99.12%。半定量RT-PCR检测表明GmDFR在大豆各组织中均有表达,且在根中表达水平最高。克隆获得启动子片段pGmDFR,含有多个激素和逆境胁迫响应元件。缺铁(0mmol/L Fe-EDTA)胁迫下转GmDFR基因烟草(Nicotiana tabacum)的花青素含量、叶绿素含量显著高于野生型(P<0.05);丙二醛及过氧化氢、超氧阴离子含量显著低于野生型(P<0.05);而抗氧化酶(SOD, POD和CAT)活性显著高于野生型(P<0.05),表明转GmDFR烟草具有一定的抵御缺铁胁迫的能力。本研究为GmDFR在大豆抵抗缺铁胁迫及提高抗氧化能力中的应用提供科学依据,也为大豆分子育种提供新的基因资源。