棉花莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶基因(GhHCT)的克隆、生物信息学分析及表达特性

莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(shikimate/quinate hydroxycinnamoyl transferase,HCT)是木质素生物合成途径中影响木质素G/S-单体生物合成的关键酶之一,棉纤维中木质素含量与纤维品质密切相关。本研究以开花后16 d(16 DPA)的棕色棉(Gossypium hirsutum L.)品种新彩棉6号纤维为材料,克隆了1个木质素代谢相关HCT类似基因,命名为GhHCT(GenBank登录号:KF749428)。并通过实时荧光定量PCR技术检测了该基因在棉花不同器官及组织中的相对表达量。序列分析结果表明,该基因的开放读框(open reading frame,ORF)为1 500 bp,编码499个氨基酸。生物信息学分析显示,推定的GhHCT蛋白质相对分子质量为55.2 kD,等电点为5.69。该蛋白氨基酸序列同其他物种HCT蛋白显示出很高同源性(82%～95%)。GhHCT氨基酸序列包含一个HHAAD酰基转移酶功能结构域以及一个BAHD酰基转移酶基因家族的DFGWG区。系统进化树分析显示,GhHCT与槿麻(Hibiscus cannabinus)HcHCT基因有最近的亲缘关系(94.9%)。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测结果显示,GhHCT在新彩棉6号不同组织中都有表达,但在16 DPA的胚珠中表达最高,其次在花和茎中也有较高表达,在叶片中的表达量最低。本研究为进一步研究GhHCT基因的生物学功能及棉纤维中木质素生物合成代谢的作用机制研究提供前期基础资料,同时也为利用基因工程技术对天然彩色棉纤维品质进行遗传改良提供一定的线索及理论依据。