油菜花分生組織特征基因LFY的克隆及生信分析

中圖分類號：Q811.4；S565.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）08-0007-04

Cloning and Bioinformatics Analysis of LFYInvolved in Floral Meristem of Brassica napus

ZHONG Kai'， ZHANG Long-yan2，LI Wei3，HUANG Hu-lan4，LIU Wen-xiang

（1. ZiyangDistrictBureauofAgricultureandRuralAffairs，Yiyang4l3oo，PRC;2.AgriculturalComprehensieSeruiceCenterof ZhijingDongutonomousountyZijiang49ioo，RC;3.AgriculturalcienceandechologyerviceCenterofHroce Changsha41O06，PRC;4.CroResearchInstuteofHunanProvince，Changsha41025，PRC;5.HunanIstituteofAgicultual Economics and Information， Changsha 410125，PRC）

Abstract：This studycloned BnaA02.LFYfrom Brassica napus and predicted the physiochemical properties，conserveddomains， and secondary structure of the deduced protein. The results showed that BnaAO2.LFY wascomposed of 420 amino acid residues and BnaAO2.LFY protein had a relative molecularweight of 46.5kDa ，anisoelectricpoint of6.29，aninstabilityindexof 55.34（poor stability），agrand averageofhydropathicityof -0.62 （goodhydrophilicity），and analiphatic indexof 68.61.The secondary structure analysis showed that alpha-helices，randomcoils，extended strands，and beta-turns accounted for 43.86% 38.31% 5 10.12% ，and 7.71% respectively.Theclusteranalysis basedonamino acid sequences showedthat BnaAO2.LFYsharedthesameclade with homologous sequencesfrossicacaaicintaascecdsisicatingeiosep.

Keywords：LFY;Brassica napus;genecloning;bioinformaticsanalysis

油菜（BrassicanapusL.）是我國自產植物油第一大油源[1-2]，產油量占國產植物油的 50% 左右[3]。然而，我國食用油自給率不足 35% ，供應缺口較大，仍需依賴大量進口[46]。據報道，推動短生育期油菜品種在我國冬閑田區域應用，每年可實現油菜籽增產1124.5萬t，菜籽油供給增加496.6萬t，使食用植物油自給率提高12個百分點[]。因此，選育高產早熟油菜品種對保障國家食用油供給安全具有重要意義[8-10]。

開花是植物從營養生長轉向生殖生長的關鍵階段，而開花時間、花芽分化效率等花期性狀是早熟油菜品種選育的重要指標[]。LFY是花分生組織特征基因中最早表達的基因[12]，能整合光周期、春化等環境信號，與SOC1、AP1等基因形成調控網絡，直接調控花序分生組織向花分生組織的轉變，其功能貫穿成花誘導、花序分生組織確立和花器官發育等過程[13-14]。Qi等[5]通過花浸法在擬南芥中過表達BrpLFY基因，發現轉基因植株的開花時間早于野生型，表明BrpLFY的過表達可促進早花。因此，對LFY基因進行深入研究可為作物花期調控及育種提供關鍵靶點。

為加快早熟油菜新品種選育進程，本研究基于華中農業大學油菜基因組數據庫資源，成功克隆獲得甘藍型半冬性油菜BnaA02.LFY基因的全長序列，并對其編碼蛋白的理化性質和結構進行了系統分析，以期為后續深入解析LFY基因的生物學功能提供參考。

1材料與方法

1.1 試驗材料

甘藍型半冬性油菜品種勝利由提供。

1.2 試驗方法

1.2.1基因克隆基于華中農業大學油菜基因組數據庫（http：//cbi.hzau.edu.cn/bnapus/），檢索獲得甘藍型半冬性油菜勝利 BnaAO2.LFY 基因全長序列。采用PrimerPremier5.0設計引物（F：5'-TTTAACAATAAAGCAACCTCC-3'，R：5'-TCTTCCAAGACTTTTACATTATT-3'）；取油菜2葉幼苗，使用TransZo1UP試劑盒（北京全式金生物技術有限公司）提取總RNA，采用TransScript One-Step gDNA Removal and cDNASynthesisSuperMix試劑盒（北京全式金生物技術有限公司進行基因組DNA去除及cDNA第一鏈合成 ρ_PCR 擴增體系（ 20.0μL ）： 2× Taq PCRMasterMix 10.0μL cDNA模板 1.0μL ，上下游引物各 0.5μL ， ddH₂O8.0| L；擴增程序： 94^°C 預變性 5min ； 94^°C 變性 30s ， 55^°C 退火 30s ， 72% 延伸 1min ，35個循環； 72% 終延伸 10min 。PCR擴增產物經瓊脂糖凝膠電泳檢測后進行純化，連接至pMD18-T載體，連接產物轉化至大腸桿菌 DH5a 感受態細胞中[16]，挑取陽性克隆送至深圳華大基因股份有限公司進行測序。

1.2.2序列分析打開NCBI網站，進入BLAST工具頁面，對 BnaAO2.LFY 基因進行序列比對，使用ExPASyProtParam預測編碼蛋白的相對分子質量、等電點和氨基酸組成等理化性質，使用在線服務器SOMPA（https：//npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl？page=npsa_sopma.html）預測蛋白質二級結構。

1.2.3聚類分析以BnaA02.LFY蛋白的氨基酸序列為參考，在NCBI數據庫中檢索獲取芥菜型油菜（ANJ12325.1）埃塞俄比亞芥（KAG2284350.1）、克里特芥（KAF3535835.1）蘿卜（BAH04509.1）亞麻薺（XP_010457875.1）、擬南芥（NP_001331273.1）、歐洲山芥（AAW62308.1）川黔千金榆（KAE8123773.1）葡萄（CBI15764.3）、咖啡（XP_027122824.2）、猴面花（AAS46008.1）番茄（AEO00263.1）林煙草（XP_009780579.1）的LFY同源蛋白序列，采用MEGA6.06軟件進行UPGMA聚類分析，構建聚類樹。

2 結果與分析

2.1BnaA02.LFY基因的克隆與序列驗證由圖1可知，以cDNA為模板，通過RT-PCR擴增獲得了1條長度為 1248bp 的條帶。經Blast比對分析，發現該序列與擬南芥中LFY的CDS區相似度為 98.8% ，覆蓋度為 100% ，用MEGA6.06軟件進行多序列比對，確定為 BnaAO2.LFY 的CDS序列。

圖1BnaA02.LFY基因RT-PCR擴增產物的電泳分析（M：Trans100bpPlusDNA分子量標準；1：RT-PCR擴增產物）

2.2 BnaA02.LFY蛋白的理化性質分析

使用ExPASyProtParam工具對預測的氨基酸序列進行分析，由表1可知，BnaA02.LFY蛋白由420個氨基酸組成，相對分子質量為 46.5kDa ，其中甘氨酸（ 10.71% ）和丙氨酸（ 9.29% ）含量較高，半胱氨酸（ 1.90% ）和色氨酸（ 1.43% ）含量較低。理化參數預測顯示：該蛋白的理論等電點為6.29，不穩定指數為55.34，大于40，穩定性較差；平均親水性為-0.62，親水性較好；脂肪族指數為 68.61 。

表1BnaA02.LFY蛋白的氨基酸組成

注：因四舍五人，各百分比加和為 99.99‰

2.3 BnaA02.LFY蛋白的保守結構域分析

由保守結構域分析可知，BnaA02.LFY蛋白含有LFY_SAM和C_LFY_FLO2個保守結構域，分別屬于LFY_SAMsuperfamily 和C_LFY_FLO superfamily

2.4BnaA02.LFY蛋白的二級結構預測

由表2可知，BnaA02.LFY蛋白的二級結構主要由 a- 螺旋和無規卷曲構成，二者分別占比 43.86% 和 38.31% 。

表2BnaA02.LFY蛋白的二級結構

2.5 多種植物LFY氨基酸序列分析

由圖2可知，根據親緣關系遠近可將其他植物的LFY氨基酸序列分為4類：第一類為芥菜型油菜、埃塞俄比亞芥、克里特芥和蘿卜，與BnaA02.LFY蛋白的氨基酸序列親緣關系最近；第二類為歐洲山芥、亞麻薺、擬南芥；第三類為川黔千金榆、葡萄；第四類是咖啡、猴面花、番茄和林煙草。

3 討論與結論

早熟油菜品種的核心優勢在于縮短整個生育期，特別是縮短從播種到開花的時間，這對于適應多熟制種植、規避高溫、干旱等不利環境和提高土地復種指數都至關重要。LFY基因是植物花分生組織決定基因中的關鍵成員，能接收并整合來自多條開花途徑的信號，其表達時間點和表達強度直接影響了植物的開花時間。因此，LFY基因是培育早熟油菜品種的核心靶點，研究其功能、調控機制和遺傳變異具有重要意義。

韓立群等[7]克隆了新疆野生核桃LFY3基因，發現該基因在芽、雌花和雄花序中的表達量高于其他組織。宋佳興[8]研究發現，胡桃楸LFY基因的CDS序列與近緣物種高度保守，與同科及同屬植物LFY基因核苷酸序列的同源性均在 80% 以上，且證實了該基因在花發育進程中起關鍵調控作用。梅花PmLFYs基因不僅能通過促進花序分生組織向花分生組織轉變來調控花期，還參與調控花序和花器官發育的全過程[19]。艾育芳等[20]以甘藍型油菜RG-8的早熟突變體RG-8M為材料，克隆得到同源基因BnLFY，該基因cDNA全長 1310bp ，包含1個長為1248bp的開放閱讀框，編碼415個氨基酸；序列比對顯示，BnLFY蛋白與幾種十字花科植物LFY類蛋白的氨基酸序列一致性均在 84% 以上。本研究獲得的LFY氨基酸序列長度與BnLFY存在差異，但功能高度保守，表明LFY基因在開花植物中的功能比較穩定。

本研究成功克隆了甘藍型油菜BnaA02.LFY基因全長，并對其編碼蛋白BnaA02.LFY進行了理化性質預測，發現BnaA02.LFY蛋白含420個氨基酸，相對分子質量為 46.5kDa ，理論等電點為6.29；該蛋白不穩定指數為55.34，穩定性較差；平均親水性為 -0.62 ，為親水性蛋白；脂肪族指數為 68.61 。二級結構預測顯示， a- 螺旋占比最高（ 43.86% ），其次為無規卷曲（ 38.31% ），延伸鏈和 β_- 轉角分別占比 10.12% 和 7.71% 。氨基酸序列聚類分析表明，甘藍型油菜BnaA02.LFY與芥菜型油菜、埃塞俄比亞芥、克里特芥、蘿卜的親緣關系最近，聚為第一類群。

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（責任編輯：王婷）