Аналіз накопичення каротиноїдів та експресія генів біосинтезу каротиноїдів у різних

Фам Ан Туан

1 Департамент рослинництва Коледжу сільського господарства та наук про життя, Національний університет Чуннам, 79 Daehangno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-764, Корея

Дже Кванг Кім

2 Національна академія сільськогосподарських наук, Адміністрація розвитку сільських територій, Сувон 441-707, Корея

Чонйо Лі

3 Зелений біологічний дослідницький центр, Центр підтримки розведення селекції капусти, Корейський науково-дослідний інститут біології та біотехнології (KRIBB), Daejeon 305-806, Корея

Ву Тае Парк

Робіть Йон Квон

Йон Бок Кім

Хенг Хун Кім

4 Департамент ресурсів добробуту, Національний університет Санчхон, 413 Jungangno, Suncheon, Jeollanam-do, 540-742, Корея

Хай Ран Кім

Парк Sang Un

Анотація

Взаємозв'язок між накопиченням каротиноїдів та експресією генів біосинтезу каротиноїдів досліджували у квітках, стеблах, молодих листках, старих листках та коренях китайської капусти (Brassica rapa subsp. Pekinensis). Кількісний ПЛР-аналіз в режимі реального часу показав, що рівні мРНК BrPSY, BrPDS, BrZDS, BrLCYB, BrLCYE, BrCHXB та BrZEP, що призводять до виробництва каротиноїдів, були найвищими у квітках або листі та найнижчі у корінні пекінської капусти. На відміну від них, експресія мРНК BrNCED, гена, що бере участь у біосинтезі абсцизової кислоти (ABA), була найвищою в коренях. Високоефективна рідинна хроматографія виявила, що каротиноїди, а саме лютеїн та β-каротин, розподілялись переважно в квітках та листі, з дуже мало в підземному органі - корінні. Зокрема, старі листя містили 120,3 мкг/г лютеїну та 103,93 мкг/г β-каротину, який є найпотужнішим харчовим попередником вітаміну А. Більше того, ми виявили відносно велику кількість цис-ізомерів β-каротину, а саме 9- цис-β-каротин та 13-цис β-каротин у китайській капусті. Ці результати дають уявлення про механізми біосинтезу каротиноїдів у китайській капусті та можуть бути корисними в метаболічній інженерії біосинтезу каротиноїдів у рослинах.

Скорочення

DEPC, діетилпірокарбонат; ВЕРХ, високоефективна рідинна хроматографія; GGDP, геранилгеранілдифосфат; PSY, фітоенсинтаза; PDS, фітоендесатураза; ZDS, ξ-каротиндесатураза; LCYB, лікопен β-циклаза; LCYE, лікопен ε-циклаза; CHXB, β-кільце гідроксилази каротину; CHXE, ε-кільцева гідроксилаза каротину; ZEP, зеаксантин епоксидаза; NCED, 9-цис-епоксикаротеноїдна діоксигеназа; ABA, абсцизова кислота; Y-листя, молоді листочки; O-листя, старе листя

Вступ

Пекінська капуста (Brassica rapa subsp. Pekinensis) виникла в Китаї і є одним з найбільш широко культивованих овочів в Азії. Тому китайська капуста була предметом багатьох досліджень з метою оцінки її поживних сполук (Artemyeva and Solovyeva, 2006 [1]; Krumbein et al., 2005 [19]). Це дослідження було проведено для вивчення накопичення каротиноїдів та експресії генів, пов’язаних з біосинтезом каротиноїдів у квітках, стеблах, молодих листках, старих листках та коренях китайської капусти, з метою з’ясування механізму біосинтезу каротиноїдів та поживної цінності цієї рослини.

Матеріали і методи

Рослинні матеріали

Китайську капусту вирощували в теплиці на дослідній фермі Національного університету Чуннам (Теджон, Корея). Квітки, стебла, молоде листя, старі листя та коріння вирізали зі зрілих рослин. Зразки негайно заморожували в рідкому азоті, а потім зберігали при -80 ° C для виділення РНК або сушили ліофілізацією для високоефективного аналізу рідинної хроматографії (ВЕРХ).

Аналіз експресії методом ПЛР у реальному часі

Загальну РНК окремо витягували з кожного органу китайської капусти, використовуючи міні-комплект Plant Total RNA (Geneaid, Тайвань). Якість та концентрацію РНК визначали електрофорезом у агарозному гелі та спектрофотометрією відповідно. Одноланцюгову кДНК синтезували за допомогою набору ReverTra Ace-α (Тойобо, Осака, Японія), згідно з протоколом виробника. Для ПЛР у реальному часі використовували 25-кратне розведення отриманої кДНК.