盐生杜氏藻β-胡萝卜素羟化酶基因(chyb)的克隆及表达分析

玉米黄质(3,3'-二羟基-β-胡萝卜素)是自然界中常见的一种β-胡萝卜素衍生物,是黄斑和视网膜中最关键的部分.玉米黄质是通过一系列酶作用合成,其中β-胡萝卜素羟化酶(chyb)是关键限速酶,为了研究盐生杜氏藻(Dunaliella salina)中不同胁迫下β-胡萝卜素羟化酶基因的表达及玉米黄质含量的变化.本研究采用RACE方法首次从盐生杜氏藻中扩增出β-胡萝卜素羟化酶基因(Dschyb),并分析强光、葡萄糖等因素对DSchyb表达及玉米黄质含量的影响.结果表明,该基因全长1 433 bp(GenBank登录号:JN118489),包含一个969bp的开放阅读框,编码322个氨基酸,氨基酸的分子量为35.51kD,等电点(PI)为9.01.DsCHYB包含有4个保守的组氨酸基序,与团藻及莱茵衣藻的同源性分别是64％和58％.DsCHYB具有4个跨膜结构及叶绿体导肽,进一步证明该酶定位于叶绿体类囊膜上.系统进化树分析标明,DsCHYB与其他绿藻如团藻(Volvox carteri f.Nagariensis)、莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的CHYB共处一个进化支,亲缘关系很近.Dschyb基因的表达调控研究显示,在经强光刺激24 h后,Dschyb 基因表达显著上调(P＜0.01),在48 h表达最高(P＜0.01).在经乙酸钠、硫酸亚铁和强光共同处理6h时,Dschyb表达急剧上升(P＜0.01),处理12h后下降;在葡萄糖处理1.5h后,其表达达到最高,6h后表达与对照组无显著性差异;添加放线菌素D后,Dschyb的表达相对对照降低,表明放线菌素D可能对葡萄糖诱导Dschyb表达具有抑制作用.高效液相色谱测定其玉米黄质含量,钠铁、强光及葡萄糖处理均能提高盐生杜氏藻的玉米黄质的含量,其玉米黄质含量比对照组分别增长16％(P＜0.05),28％(P＜0.05)和53％(P＜0.01).本研究结果为玉米黄质合成调控及其在藻类中功能研究提供理论指导.