紫玉蘭‘紅元寶’Ml3GT1基因的克隆及表達(dá)分析

王卓為， 戴夢(mèng)怡， 程少禹， 王小德， 王亞玲， 申亞梅， 張 超*

( 1. 浙江省園林植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/南方園林植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用國(guó)家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院， 杭州 311300； 2. 西安植物園， 西安 710061 )

花色是觀賞植物重要的品質(zhì)性狀之一，花青素苷(anthocyanin)是由花青素苷元(anthocyanidin)和糖組成的糖苷，是影響花色的一類重要色素物質(zhì)(戴思蘭和洪艷，2016)。目前，關(guān)于花青素的生物合成途徑的研究已經(jīng)比較深入。圖1顯示花青素生物合成通路上的3條主鏈產(chǎn)生矢車菊素(cyanidin)、天竺葵素(pelargonidin)以及飛燕草素(delphinidin)，矢車菊素甲基化生成芍藥色素(peonidin)，矮牽牛色素(petunidin)和錦葵色素(malvidin)則由飛燕草素不同程度的甲基化而來(lái)，共同構(gòu)成了自然界中6種主要花色素(朱麗娟等，2012)。對(duì)花青素苷元進(jìn)行糖基化修飾，可形成穩(wěn)定的花青素苷并對(duì)呈色具有重要作用(招雪晴等，2017)。

在植物花色形成過(guò)程中，UDP-類黃酮3-O-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-flavonoid 3-O-glucosyltransferase，3GT)通常作用于花青素苷合成途徑的最后一步，能夠催化UDP-葡萄糖中的糖分子轉(zhuǎn)移到花色素的C3羥基位點(diǎn)上，將花青素轉(zhuǎn)化生成該通路上第一個(gè)穩(wěn)定的花青素苷(Sui et al., 2011)。花青素在自然條件下性質(zhì)不穩(wěn)定，易通過(guò)糖苷鍵與糖形成花青素苷(Nakatsuka et al., 2008)，構(gòu)成花青素苷的單糖主要有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖(莊維兵等，2018)。從化學(xué)的角度來(lái)看，糖的結(jié)合增加了花青素苷的穩(wěn)定性和水溶性，花青素最常在C3位發(fā)生O-糖基化，其次是C5位的糖基化，糖基化使花青素很容易從細(xì)胞質(zhì)的生產(chǎn)部位轉(zhuǎn)移到液泡(Nakatsuka et al., 2008)，從而使顏色稍微向紅色轉(zhuǎn)變(Tanaka et al., 2008)。由此可見(jiàn)，糖基化對(duì)花色的形成起到關(guān)鍵作用。

第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可以催化花青素C3羥基糖基化的酶是玉米() Bronze-1 (X13500)，由于花青素的積累較少，突變體呈現(xiàn)出蒼白的色粒(Dooner & Nelson, 1977；Larson & Coe, 1977)。迄今為止，3基因已經(jīng)在矮牽牛()(Jonsson et al., 1984)、三花龍膽()(Tanaka et al., 1996)、荷蘭鳶尾()(Yoshihara et al., 2005)、小蒼蘭()(Sui et al., 2011)、滇牡丹()(王毅等，2017)、葡萄風(fēng)信子()(杜靈娟等，2017)等觀賞植物中克隆得到。在大多數(shù)植物中，3的表達(dá)常常與花青素的積累正相關(guān)，如3和，然而在有的植物中，如3，其表達(dá)并不呈現(xiàn)正相關(guān)的趨勢(shì)(Ban et al., 2009；Sui et al., 2011；Hu et al., 2016； Qian et al., 2021)。3在蝴蝶蘭()紅色形成中起著重要作用，抑制3的表達(dá)導(dǎo)致花青素含量的顯著下降(Chen et al., 2011)。舒慶艷等(2018)利用VIGS技術(shù)沉默紫斑牡丹()3基因，3G型糖苷和3G5G型糖苷都有不同程度的降低。由此可見(jiàn)，3基因在植物花色形成中具有重要作用。

紫玉蘭‘紅元寶’(‘Hongyuanbao’)為木蘭科(Magnoliaceae)木蘭屬()的多年生落葉灌木，是紫玉蘭()的栽培品種，該品種花色深于紫玉蘭。課題組前期研究顯示，紫玉蘭和紫玉蘭‘紅元寶’花被片中均含有4種在C3位蕓香糖苷修飾的花青素苷，即矢車菊素3-O-蕓香糖苷-5-O-葡萄糖苷(Cy3Ru5G)、矢車菊素3-O-蕓香糖苷(Cy3Ru)、芍藥素3-O-蕓香糖苷-5-O-葡萄糖苷(Pn3Ru5G)、芍藥素3-O-蕓香糖苷(Pn3Ru) (Wang et al., 2019)?；ㄇ嗨氐腃3位蕓香糖苷化修飾分兩步完成，首先在3GT作用下C3位發(fā)生O-葡萄糖基化，隨后鼠李糖轉(zhuǎn)移酶(3-O-rhamnosyltransferase，3RT)才可以轉(zhuǎn)移O-鼠李糖苷與O-葡萄糖苷相連形成蕓香糖苷基團(tuán)(Yamazaki et al., 2002)。由此推測(cè)紫玉蘭‘紅元寶’花色形成過(guò)程中，3基因?qū)?種花青素苷的合成具有重要作用。為進(jìn)一步揭示其功能，本研究基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，篩選出3基因，并對(duì)其進(jìn)行克隆和表達(dá)分析，研究結(jié)果為木蘭屬植物花色形成機(jī)理研究提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紫玉蘭‘紅元寶’十年生實(shí)生苗種植于浙江農(nóng)林大學(xué)平山試驗(yàn)基地(119°42′54.67″ E、30°15′50.09″ N)，選擇生長(zhǎng)健壯且無(wú)病蟲(chóng)害的植株，于2019年4月采取花蕾期(bud period)(S1)、露色期(dew color period)(S2)、初開(kāi)期(initial flowering period)(S3)、半開(kāi)期(half-flowering period)(S4)、盛開(kāi)期(fully-flowering period)(S5)5個(gè)時(shí)期的最外輪花瓣(圖2)，錫紙包裹，液氮速凍固樣。由于紫玉蘭‘紅元寶’為花葉同放，同時(shí)采集根、莖、老葉、嫩葉等組織部位的樣品，保存于-80 ℃冰箱，用于RNA提取和熒光定量分析。

CHS. 查爾酮合成酶; FLS. 黃酮醇合成酶; CHI. 查爾酮異構(gòu)酶; F3H. 黃烷酮3-羥基化酶; F3′H. 類黃酮-3′-羥基化酶; F3′5′H. 類黃酮-3′,5′-羥基化酶; DFR. 二氫黃酮醇還原酶; ANS. 花青素合成酶; UF3GT. UDP-類黃酮3-O-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶; LAR. 無(wú)色花青素還原酶; ANR. 花青素還原酶。CHS. Chalcone synthase; FLS. Flavonol synthase; CHI. Chalcone isomerase; F3H. Flavanone 3-hydroxylase; F3′H. Flavonoid-3′-hydroxylase; F3′5′H. Flavonoid-3′,5′-hydroxylase; DFR. Dihydroflavonol reductase; ANS. Anthocyanin synthase; UF3GT. UDP-flavonoid 3-O-glucosyltransferase; LAR. Leucoanthocyanin reductase; ANR. Anthocyanin reductase.圖 1 花青素生物合成途徑Fig. 1 The biosynthetic pathway of anthocyanin(Petroni & Tonelli, 2011; Liu et al., 2018)

圖 2 不同開(kāi)花階段的紫玉蘭‘紅元寶’Fig. 2 Flowering stages of Magnolia liliflora ‘Hongyuanbao’

1.2 總RNA的提取、檢測(cè)與cDNA的合成

使用諾禾致源UltraClean Polysaccharide and phenol Plant RNA Purification Kit (DNA free)RNA提取試劑盒(NHUC002S)，提取紫玉蘭‘紅元寶’S1～S5時(shí)期花瓣和根、莖、老葉、嫩葉等組織部位的總RNA。使用PrimeScriptRT Master Mix (Perfect Real Time) (TaKaRa code: RR036A)進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。反轉(zhuǎn)錄后得到的cDNA保存在-20 ℃冰箱備用。

1.3 Ml3GT1基因克隆

利用本課題組前期構(gòu)建的紫玉蘭‘紅元寶’花瓣轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)(結(jié)果未發(fā)表)，以anthocyanidin/ flavonoid 3-O-glucosyltransferase為檢索詞，對(duì)注釋到Nr(non-redundant protein database)數(shù)據(jù)庫(kù)的基因注釋進(jìn)行篩選，對(duì)得到的序列CL3388.Contig1進(jìn)一步通過(guò)NCBI的BLAST功能(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) 進(jìn)行blast比對(duì)。在開(kāi)放閱讀框(open reading frame, ORF)框的兩側(cè)使用Prime Prime 5.0軟件設(shè)計(jì)引物(表1)，引物由杭州有康生物技術(shù)有限公司合成。將紫玉蘭‘紅元寶’花發(fā)育的S1～S5共5個(gè)時(shí)期的cDNA等量混勻，稀釋10倍作為模板，進(jìn)行RT-PCR擴(kuò)增。20 μL PCR反應(yīng)體系如下：上下游引物(10 μmol·L)各1 μL，cDNA模板1 μL，Premix Taq 10 μL，ddHO 7 μL。反應(yīng)程序：95 ℃預(yù)變性5 min后運(yùn)行35個(gè)循環(huán)(95 ℃變性 30 s，59.6 ℃ 30 s，72 ℃ 2 min)；72 ℃ 10 min，10 ℃ 5 min。PCR反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)1%(w/v)瓊脂糖凝膠電泳分離目的片段。切膠后，使用TaKaRa MiniBEST Agarose Gel DNA Extraction Kit Ver.4.0(TaKaRa code: No.9762)試劑盒按照使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行膠回收?；厥蘸螅∵m量的回收產(chǎn)物連接至pMD18-T Vector(TaKaRa code: No.6011)。連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α Competent Cells(TaKaRa code: No. 9057)，藍(lán)白斑篩選后挑單克隆進(jìn)行菌落PCR鑒定，條帶正確的送至杭州有康生物技術(shù)有限公司進(jìn)行DNA測(cè)序。

表 1 紫玉蘭‘紅元寶’Ml3GT1基因克隆及實(shí)時(shí)熒光定量引物Table 1 Primers for cloning and real-time quantitative PCR of Ml3GT1 in Magnolia liliflora ‘Hongyuanbao’

1.4 Ml3GT1基因的生物信息學(xué)分析

使用SnapGene 4.1.8軟件去除載體序列，獲得目的基因序列；使用DANMAN 7.0軟件將核苷酸序列翻譯成蛋白質(zhì)序列；利用NCBI提供的ORF finder (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/orffinder/)分析序列的編碼區(qū)；利用CDD蛋白保守結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi)分析蛋白的保守域；利用ProtParam (https://web.expasy.org/protparam/)在線軟件對(duì)紫玉蘭‘紅元寶’Ml3GT1蛋白序列的分子量、等電點(diǎn)、不穩(wěn)定系數(shù)、脂肪指數(shù)和親疏水性等理化性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)；利用protscale 在線網(wǎng)站分析該蛋白質(zhì)的親/疏水性(https://web.expasy.org/protscale/)；利用SOPMA 在線軟件(https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/secpred_sopma.pl)預(yù)測(cè)Ml3GT1蛋白序列的二級(jí)結(jié)構(gòu)；利用SWISS-MODEL在線網(wǎng)站(swissmodel.expasy.org)預(yù)測(cè)Ml3GT1蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)；使用DNAMAN 7.0軟件進(jìn)行多序列比對(duì)，并使用MEGA 6.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)，系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建在序列比對(duì)后，采用鄰接法建樹(shù)(neighbor-joining，NJ)，bootstrap重復(fù)1 000次獲得分支可信度。

1.5 Ml3GT1在花開(kāi)放的不同時(shí)期與組織的表達(dá)分析

使用Light Cycler 480 Ⅱ (Roche)實(shí)時(shí)定量PCR儀進(jìn)行基因表達(dá)相對(duì)定量分析。反應(yīng)體系：模板2 μL，上下游引物各0.8 μL，熒光染料BCG Qpcr Master Mix(2×) 10 μL和6.4 μL ddHO。通過(guò)兩步法進(jìn)行qRT-PCR，擴(kuò)增程序?yàn)?5 ℃預(yù)變性30 s后運(yùn)行40個(gè)循環(huán)(95 ℃ 5 s，60 ℃ 30 s)，然后再運(yùn)行(95 ℃ 5 s，60 ℃ 1 min，95 ℃ 15 s)。對(duì)反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA分別進(jìn)行5倍數(shù)梯度稀釋，以為內(nèi)參基因(王寧杭等，2019)，每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。采用2計(jì)算目的基因的相對(duì)表達(dá)量。使用SigmaPlot 14.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 Ml3GT1基因克隆及序列分析

紫玉蘭‘紅元寶’的RT-PCR結(jié)果顯示，擴(kuò)增產(chǎn)物長(zhǎng)1 863 bp(圖3)，將測(cè)序得到的序列通與轉(zhuǎn)錄組序列CL3388.Contig1進(jìn)行比對(duì)，核苷酸序列相似性為99.84%。利用NCBI的ORF finder分析發(fā)現(xiàn)其最長(zhǎng)開(kāi)放閱讀框1 374 bp，編碼457個(gè)氨基酸，推導(dǎo)的氨基酸序列與轉(zhuǎn)錄組序列相似性為100%。將該基因命名為31，在GenBank登錄號(hào)為MW454862。

M. DL2000 DNA Marker; 1. Ml3GT1。圖 3 紫玉蘭‘紅元寶’Ml3GT1基因克隆Fig. 3 Gene cloning of Ml3GT1 from Magnolia liliflora ‘Hongyuanbao’

通過(guò)NCBI的CDD蛋白保守結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)紫玉蘭‘紅元寶’Ml3GT1蛋白保守區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，Ml3GT1具備尿嘧啶二磷酸-糖基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域(PLN02670)，UDP-葡萄糖醛酸基/葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶保守域(UDPGT)，表明Ml3GT1屬于糖基轉(zhuǎn)移酶超家族，具有GT1_Gtf-like結(jié)構(gòu)域，表明其屬于植物界中最大的家族1糖基轉(zhuǎn)移酶(GT1s)。按照蛋白質(zhì)的三維折疊模式，糖基轉(zhuǎn)移酶可以大致劃分為GT-A、GT-B和GT-C三大類(Coutinho et al., 2003)，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，Ml3GT1為GT-B類的糖基轉(zhuǎn)移酶。

利用NCBI的在線Blastp功能，將Ml3GT1的氨基酸序列與其他植物的氨基酸序列進(jìn)行在線比對(duì)，結(jié)果表明，Ml3GT1與沉水樟()3GT的相似性最高，達(dá)60.35%，與荷花()、楊梅()、海棗()、美洲葡萄()、蓖麻()等物種3GT的相似性較高，為49.00%～54.27%。

使用DNAMAN 7.0軟件將Ml3GT1推導(dǎo)的氨基酸序列與其他物種已發(fā)表的3GT氨基酸序列進(jìn)行多序列比對(duì)。圖4結(jié)果顯示，Ml3GT1與擬南芥、蘋(píng)果、玉米、矮牽牛、葡萄、三花龍膽3GT蛋白的相似性分別為46.20%、44.20%、41.60%、38.40%、47.20%、41.80%，且Ml3GT1與其他3GT蛋白類似，其C端具備典型的由44個(gè)氨基酸組成的保守序列，即植物次生產(chǎn)物糖基轉(zhuǎn)移酶信號(hào)序列(PSPG box)，表明Ml3GT1具備植物糖基轉(zhuǎn)移酶特征，可能參與次生代謝產(chǎn)物的糖基化修飾。Ml3GT1的PSPG基序?yàn)閃APQTMVLGHVALGAFV THCGWNSVMESITAGVPMICRPFFGDQ，已有的研究表明，糖供體特異性部分由PSPG盒中的最后氨基酸殘基確定，當(dāng)為Q時(shí)使用葡萄糖作為糖供體，當(dāng)為H時(shí)則使用半乳糖(Kubo et al., 2004)，Ml3GT1的PSPG基序最后一個(gè)殘基為Q，表明Ml3GT可能屬于UDP-類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶，使用UDP-葡萄糖作為糖供體。

黑色陰影和其他陰影框分別表示相同和相似的氨基酸，下劃線表示PSPG保守基序。Black shaded and other shaded boxes show identical and similar amino acids, respectively, and the underline indicates the PSPG conservative motif.圖 4 推導(dǎo)的Ml3GT1氨基酸序列與其他物種3GT氨基酸序列比對(duì)Fig. 4 Multiple alignment of deduced Ml3GT1 amino acid sequences and 3GT amino acid sequences from other plants

2.2 Ml3GT1基因的生物信息學(xué)分析

通過(guò)ProtParam在線軟件分析Ml3GT1氨基酸的理化性質(zhì)，結(jié)果表明：Ml3GT1編碼457個(gè)氨基酸，分子式為CHNOS，相對(duì)分子質(zhì)量為49.37 kDa，理論等電點(diǎn)(pI)為6.04，小于7，說(shuō)明其為酸性蛋白；其中帶負(fù)電荷氨基酸殘基(Asp + Glu)數(shù)為50，帶正電荷氨基酸殘基(Arg + Lys)數(shù)為45，丙氨酸含量最多，占10.9%， 酪氨酸含量最少， 占0.9%； 該蛋白不穩(wěn)定系數(shù)為40.71，不穩(wěn)定系數(shù)大于40，表明其為不穩(wěn)定蛋白；總平均親水性的負(fù)值表示親水性，正值表示疏水性，且正值越大表示疏水性越強(qiáng)，Ml3GT1總平均親水性為0.090，說(shuō)明該蛋白是疏水性蛋白。

通過(guò)SOPMA在線網(wǎng)站對(duì)紫玉蘭‘紅元寶’3GT1蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) (圖5)， 結(jié)構(gòu)表明Ml3GT1蛋白中α-螺旋(39.39%)和無(wú)規(guī)則卷曲(38.29%)含量最多，而延伸鏈和β-轉(zhuǎn)角含量分別為16.85%和5.47%。將Ml3GT1序列提交到SWISS-MODEL在線網(wǎng)站預(yù)測(cè)編碼蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，3D預(yù)測(cè)結(jié)果顯示(圖6)，QMEAN分值在-4～0之間，越接近于0，表明待測(cè)蛋白與模板蛋白的匹配度越好，可信度越高，Ml3GT1的QMEAN分值為-0.88，表明Ml3GT1與模板蛋白UDP-葡萄糖類黃酮3-O糖基轉(zhuǎn)移酶(2c1x.1.A )匹配度較好，相似性較高，達(dá)52.67%，推測(cè)其可能為類黃酮3-O糖基轉(zhuǎn)移酶；GMQE可信度評(píng)分為0.83，介于0～1之間，且較接近1，說(shuō)明以上述蛋白模板構(gòu)建的模型質(zhì)量較好；Ml3GT1具備GT-B家族典型的Rossmann折疊結(jié)構(gòu)域，表明其為GT-B家族成員，這也與CDD的預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

藍(lán)線. α-螺旋; 紫線. 無(wú)規(guī)則卷曲; 紅線. 延伸鏈; 綠線. β-轉(zhuǎn)角。Blue line. α-helix; Purple line. Random coil; Red line. Extended strand; Green line. β-turn.圖 5 Ml3GT1蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果Fig. 5 Results of Ml3GT1 protein secondary structure prediction

圖 6 Ml3GT1蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果Fig. 6 Results of Ml3GT1 protein tertiary structure prediction

2.3 Ml3GT1氨基酸序列系統(tǒng)發(fā)育分析

將紫玉蘭‘紅元寶’Ml3GT1與其他植物中已報(bào)道的參與類黃酮途徑的糖基轉(zhuǎn)移酶共同構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)，圖7結(jié)果顯示，GTs分為5GTs、7GTs、3GTs進(jìn)化分支，Ml3GT1與小蒼蘭Fh3GT1親緣關(guān)系較近聚為一支，屬于3GTs進(jìn)化大支，該分支還有葡萄Vv3GT、草莓Fa3GT、矮牽牛Ph3GT、番薯Ib3GT，且與其他類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶5GTs、7GTs的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，表明其可能與Fh3GT1功能類似，屬于3GT糖基轉(zhuǎn)移酶家族成員，參與類黃酮3-O的糖基化。

圖 7 Ml3GT1蛋白與其他植物的GT蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig. 7 Molecular phylogenetic tree of Ml3GT1 protein and GT proteins from other plants

2.4 Ml3GT1基因在花開(kāi)放的不同時(shí)期與不同組織中的表達(dá)分析

以紫玉蘭‘紅元寶’花開(kāi)放不同時(shí)期(S1～S5)以及老葉、嫩葉、根、莖等組織部位的cDNA為模板，探究31基因在紫玉蘭‘紅元寶’中的表達(dá)模式(圖8)。結(jié)果表明，隨著花的開(kāi)放進(jìn)程，31基因的表達(dá)量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，其表達(dá)量在盛花期(S5)達(dá)到峰值。各組織部位的熒光定量結(jié)果顯示，31基因具有組織特異性，在花中的表達(dá)量最高，在老葉和嫩葉中有少量表達(dá)，而在根和莖中幾乎不表達(dá)，且其在花朵開(kāi)放的各個(gè)時(shí)期中的表達(dá)量均高于其他組織部位。

圖 8 Ml3GT1在紫玉蘭‘紅元寶’花開(kāi)放的不同時(shí)期以及組織部位的表達(dá)分析Fig. 8 Expression analysis of Ml3GT1 in different flowering periods and tissue parts of Magnolia liliflora ‘Hongyuanbao’

3 討論與結(jié)論

本文克隆得到紫玉蘭‘紅元寶’31基因，生物信息分析發(fā)現(xiàn)Ml3GT1序列具有植物次生產(chǎn)物糖基轉(zhuǎn)移酶信號(hào)序列——PSPG box，推測(cè)其可能參與次生代謝產(chǎn)物的糖基化修飾。GTs根據(jù)其催化位點(diǎn)的不同，可分為3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶(3GTs)、5-O-糖基轉(zhuǎn)移酶(5GTs)、7-O-糖基轉(zhuǎn)移酶(7GTs)(王應(yīng)麗等，2014)。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)聚類結(jié)果顯示Ml3GT1和小蒼蘭Fh3GT1親緣關(guān)系較近，聚為一支，進(jìn)一步表明其可能和Fh3GT1功能類似，具有參與類黃酮3-O的糖基化修飾的功能(Sun et al., 2016)。

有研究結(jié)果表明，3具有花器官組織特異表達(dá)模式(王毅等，2017)。滇牡丹(王毅等，2017)和葡萄風(fēng)信子(杜靈娟等，2017)中3基因在花青素苷大量積累的組織中高表達(dá)，而在少量積累和無(wú)花青素苷的組織中，3表達(dá)量極低甚至不表達(dá)。與前人研究結(jié)果一致，在本研究中，31基因在花中大量表達(dá)， 而在其他營(yíng)養(yǎng)器官組織中幾乎不表達(dá)或者表達(dá)量很低，表明31可能參與花青素苷的生物合成。

3參與小蒼蘭和葡萄風(fēng)信子花瓣中花青素苷的生物合成， 其表達(dá)量往往與花瓣中花青素苷的積累呈正相關(guān)(Sui et al., 2011；梁沛雯等，2019)。但是31基因表達(dá)模式與小蒼蘭和葡萄風(fēng)信子不同，其表達(dá)量隨著花的開(kāi)放呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，這可能與不同植物花瓣中花青素苷的糖苷類型不同有關(guān)。葡萄風(fēng)信子花瓣中花青素苷糖苷類型均為葡萄糖苷(梁沛雯等，2019)，因此葡萄風(fēng)信子花青素苷的積累與3基因表達(dá)量緊密相關(guān)。在紫玉蘭‘紅元寶’花瓣中，4種花青素苷C3位均發(fā)生蕓香糖基化修飾，其中Pn3Ru含量最高(約占總花青素苷含量的71%)(Wang et al., 2019)。由于花青素的C3位蕓香糖苷化修飾依次由3GT和3RT催化完成(Yamazaki et al., 2002)，紫玉蘭‘紅元寶’蕓香糖苷型花青素苷的合成不僅受3基因的調(diào)控，同時(shí)還與3基因的表達(dá)有關(guān)。由此表明31參與調(diào)控紫玉蘭‘紅元寶’的花青素苷的生物合成，但是該基因不是紫玉蘭‘紅元寶’花青素苷生物合成的限速酶基因。