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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1414
-
1421
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1414
-
1421
http://mpb.5th.sophiapublisher.com
1417
图
4 CsZDS
二级结构预测
Figure 4 Predicted secondary structure for CsZDS
图
5
CsZds
基因
CDD
搜索结果
Figure 5 Search results of
CsZds
gene on CDD
片及果实不同发育时期的表达量介于花和茎之间。
比较西双版纳黄瓜和普通黄瓜果实不同发育时
期
CsZds
基因表达量的变化趋势，发现该基因在两
份材料中均呈现随着生育期的延长表达量逐渐升高
的趋势。西双版纳黄瓜果实授粉后
20 d
表达量显著
低于其他时期，授粉后
40 d
达到最大值，而后逐渐
下降。普通黄瓜果实
CsZds
基因在授粉后
40 d
之前
表达量无明显差异，之后表达量明显上升，其上升
的时期明显滞后于西双版纳黄瓜。从整体水平上看，
普通黄瓜
CsZds
基因的表达量低于西双版纳黄瓜。
2
讨论
Zds
基因是类胡萝卜素生物合成途径中的重要
酶基因之一，主要参与线状类胡萝卜素的生物合成，
催化
ζ
-胡萝卜素向番茄红素的转化，促进分支途径
其他类胡萝卜素的合成。分析目前已克隆的多种植
物
Zds
基因，
cDNA
长度在
1.6~1.8 kb
，编码
558~588
个氨基酸，肽链长度变化较小。对
Zds
基因的序列特
征分析结果显示有以下特性：
Zds
基因编码的蛋白
质具有理论等电点在
6.43~8.71
，不稳定系数为
36.93~
45.96
，含有
NADB-Rossmann super family
保守结构
域，表明该酶存在
NAD(H)
结合位点，以
NAD(H)
作为电子受体或作为辅助因子。在本实验中，对克
隆的黄瓜
CsZDS
氨基酸序列特征分析结果表明，该
蛋白同样具有以上特性。多序列比对结果表明，不
同物种中
ZDS
蛋白同源性很高，仅在氨基端和羧基
端的氨基酸呈现多样性的变化，氨基端的变化更为
明显，这与氨基端多为转运肽有关，因转运肽序列具
有识别特异性，不同物种间转运肽的同源性较低。
目前，对于类胡萝卜素生物合成的研究主要集
中在
3
个关键限速反应，包括牻牛儿基牻牛儿基焦
磷酸的合成、八氢番茄红素的合成以及番茄红素的
合成及代谢分解。
ZDS
是番茄红素合成的重要限速
酶，对于类胡萝卜素的生物合成具有调控的作用。
Yan
等
(2011)
对不同品种的番木瓜果肉中
Pds
、
Zds
基因
的表达量进行测定，发现番木瓜红色果肉和黄色果
肉类胡萝卜素的积累差异与
Pds
、
Zds
的转录水平
调控相关；
Rodrigo
等
(2004)
对柑橘果实不同时期类
胡萝卜素生物合成相关基因的表达研究发现，
Zds
和
Psy
基因表达量上调明显，促进线性类胡萝卜素
的合成，对柑橘果实颜色积累起重要的正调控作
用；在烟草中过量表达
Zds
基因，使得烟草花中
β
-
胡萝卜素提高
49%
，叶片中
β
-胡萝卜素含量提高
91% (Ji et al., 2009)
。在本研究中，
CsZds
基因在西
双版纳黄瓜的花、叶片、茎、果实中均有表达，花中
表达量最高，随着果实成熟期的延长，西双版纳黄
瓜
CsZds
基因的表达量呈明显上升的趋势，在转色
期达到最大，在果实发育过程中，其表达量明显高
于普通黄瓜，推测
CsZds
基因可能与黄瓜果实
β
-胡
萝卜素的积累及花的显色相关，西双版纳黄瓜果实
在成熟过程中
β
-胡萝卜素大量积累的分子机制还
有待进一步深入研究。
3
材料与方法
3.1
试验材料
供试材料为西双版纳黄瓜
(
Cucumis sativus
L.
var.
xishuangbannanesis
) BN35
和普通黄瓜
(
Cucumis
sativus
L. var.
sativus
) JD7
，于
2010
年
8
月种植于中
国农业科学院南口试验农场的日光温室中。