杂交兰镁原卟啉IX甲酯环化酶基因的克隆与转录表达分析

镁原卟啉IX甲酯环化酶被认为是与叶绿素生物合成相关的重要酶之一。为了探究其编码基因(MPEC)在杂交兰叶色变异中的功能, 该研究基于杂交兰叶片转录组测序数据, 采用RTPCR技术, 以杂交兰‘紫妍氏’K21及其叶艺品系K21-3叶片为材料, 克隆得到杂交兰MPEC基因的2个ORF序列, 并对其生物信息及表达情况进行分析。杂交兰ChMPEC1和ChMPEC2基因的ORF序列长度均为1 221 bp, 共编码406个氨基酸, 两者存在2个差异氨基酸。生物信息学分析表明, ChMPEC1和ChMPEC2编码的蛋白质可能是一种稳定的亲水性蛋白质, 属于Ferritin-like家族。进化树分析发现, 杂交兰ChMPEC1和ChMPEC2与同属于兰科植物的墨兰、桃红蝴蝶兰和铁皮石斛亲缘关系较近。qPCR结果显示, 在不同组织比较中, ChMPEC基因的表达情况为叶>茎>根; 在不同发育时期比较中, ChMPEC基因的相对表达量从高到低依次为中苗期、小苗期和试管苗期; 不同品系比较中,ChMPEC基因的相对表达量在K21中显著高于K21-3。通过叶绿素含量测定及其与ChMPEC基因相对表达量相关性分析, 发现ChMPEC基因相对表达量与叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素存在显著或极显著正相关, 推测该基因参与杂交兰叶绿素的合成途径, 且在K21-3叶艺形成中起一定作用。上述研究结果可为杂交兰叶艺形成机理研究提供参考依据。