Analiza acumulării carotenoidelor și exprimarea genelor de biosinteză carotenoidă în diferite
Pham Anh Tuan
1 Departamentul de Științe ale Culturilor, Colegiul de Agricultură și Științe ale Vieții, Universitatea Națională Chungnam, 79 Daehangno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-764, Coreea
Jae Kwang Kim
2 Academia Națională de Științe Agricole, Administrația Dezvoltării Rurale, Suwon 441-707, Coreea
Jeongyeo Lee
3 Green Bio Research Center, Cabbage Genomics assisted reproducere asistat Centrul, Coreea Institutul de Cercetare a Bioscience și Biotehnologie (KRIBB), Daejeon 305-806, Korea
Parcul Woo Tae
1 Departamentul de Științe ale Culturilor, Colegiul de Agricultură și Științe ale Vieții, Universitatea Națională Chungnam, 79 Daehangno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-764, Coreea
Pentru Yeon Kwon
1 Departamentul de Științe ale Culturilor, Colegiul de Agricultură și Științe ale Vieții, Universitatea Națională Chungnam, 79 Daehangno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-764, Coreea
Yeon Bok Kim
1 Departamentul de Științe ale Culturilor, Colegiul de Agricultură și Științe ale Vieții, Universitatea Națională Chungnam, 79 Daehangno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-764, Coreea
Haeng Hoon Kim
4 Departamentul de resurse pentru bunăstare, Universitatea Națională Sunchon, 413 Jungangno, Suncheon, Jeollanam-do, 540-742, Coreea
Hye Ran Kim
3 Green Bio Research Center, Cabbage Genomics assisted reproduction reproduction Centre, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), Daejeon 305-806, Korea
Parcul Sang Un
1 Departamentul de Științe ale Culturilor, Colegiul de Agricultură și Științe ale Vieții, Universitatea Națională Chungnam, 79 Daehangno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-764, Coreea
Abstract
Relația dintre acumularea carotenoidelor și expresia genelor de biosinteză a carotenoidelor a fost investigată în flori, tulpini, frunze tinere, frunze vechi și rădăcini de varză chineză (Brassica rapa subsp. Pekinensis). Analiza PCR cantitativă în timp real a arătat că nivelurile de ARNm de BrPSY, BrPDS, BrZDS, BrLCYB, BrLCYE, BrCHXB și BrZEP care au condus la producția de carotenoizi au fost cele mai mari în flori sau frunze și cele mai mici în rădăcinile varzei chineze În schimb, expresia mARN a BrNCED, o genă implicată în biosinteza acidului abscisic (ABA), a fost cea mai ridicată în rădăcini. Cromatografia lichidă de înaltă performanță a arătat că carotenoizii, și anume, luteina și β-carotenul, au fost distribuiți predominant în flori și frunze, cu foarte puțin în organul subteran, rădăcini. Mai exact, frunzele vechi conțineau 120,3 μg/g luteină și 103,93 μg/g β-caroten, care este cel mai puternic precursor alimentar al vitaminei A. Mai mult, am găsit o cantitate relativ mare de izomeri cis ai β-carotenului, și anume 9- cis β-caroten și 13-cis β-caroten, în varza chineză. Aceste rezultate oferă o perspectivă asupra mecanismelor biosintetice carotenoide din varza chineză și pot fi utile în ingineria metabolică a biosintezei carotenoide la plante.
Abrevieri
DEPC, dietilpirocarbonat; HPLC, cromatografie lichidă de înaltă performanță; GGDP, difosfat de geranilgeranil; PSY, fitoen sintază; PDS, fitoene desaturază; ZDS, ξ-caroten desaturază; LCYB, licopen β-ciclază; LCYE, licopen ε-ciclază; CHXB, β-inel caroten hidroxilază; CHXE, ε-inel caroten hidroxilază; ZEP, zeaxantin epoxidază; NCED, 9-cis epoxicarotenoid dioxigenază; ABA, acid abscizic; Frunze Y, frunze tinere; O-frunze, frunze vechi
Introducere
Varza chineză (Brassica rapa subsp. Pekinensis) este originară din China și este una dintre cele mai cultivate legume din Asia. Prin urmare, varza chineză a făcut obiectul multor cercetări în încercarea de a evalua compușii săi nutritivi (Artemyeva și Solovyeva, 2006 [1]; Krumbein și colab., 2005 [19]). Acest studiu a fost întreprins pentru a investiga acumularea carotenoidelor și expresia genelor legate de biosinteza carotenoidelor în flori, tulpini, frunze tinere, frunze vechi și rădăcini de varză chineză, pentru a clarifica mecanismul de biosinteză carotenoidă și valoarea nutrițională a acestei plante.
Materiale și metode
Materiale vegetale
Varza chineză a fost cultivată într-o seră la ferma experimentală a Universității Naționale Chungnam (Daejeon, Coreea). Florile, tulpinile, frunzele tinere, frunzele vechi și rădăcinile au fost excizate de la plante mature. Probele au fost imediat congelate în azot lichid și apoi depozitate la -80 ° C pentru izolarea ARN-ului sau liofilizate pentru analiza cromatografiei lichide de înaltă performanță (HPLC).
Analiza expresiei prin PCR în timp real
ARN-ul total a fost extras separat din fiecare organ al plantei de varză chineză, folosind planta de kit mini ARN total (Geneaid, Taiwan). Calitatea și concentrația de ARN au fost determinate prin electroforeză pe gel de agaroză și respectiv prin spectrofotometrie. ADNc monocatenar a fost sintetizat folosind kitul ReverTra Ace-α (Toyobo, Osaka, Japonia), conform protocolului producătorului. O diluție de 25 de ori a ADNc rezultat a fost utilizată pentru PCR în timp real.