葡萄风信子(Muscari armeniacum)是一类重要的球根花卉,其花色呈现特殊的蓝色。花青素是影响葡萄风信子蓝色形成的重要物质,与植物生长过程及人类/动物饮食密切相关。有关花青素生物合成途径的研究已较为成熟,但由于葡萄风信子基因资源缺乏,其花色形成的机理目前尚不清楚。二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)是植物花青素合成中的重要酶。本研究采用RACE技术从葡萄风信子花瓣中克隆到两条DFR基因(MaDFR2a和MaDFR2b),GenBank登录号分别为KJ619963和KJ619964。序列分析表明,MaDFR2a和MaDFR2b全长1 392 bp,包含一个长度为76 bp的5’非翻译区和215 bp的3’非翻译区,均包括一个1 101 bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),编码366个氨基酸,氨基酸相似性为98%,与其他植物的DFR蛋白同源性较高。聚类分析表明,葡萄风信子DFR最先与单子叶植物聚为一类。生物信息学分析表明,两个DFR蛋白可能为亲水性蛋白,均具有两个跨膜区,无信号肽。亚细胞定位分析显示,两个DFR基因均定位于整个细胞中。α-螺旋和无规则卷曲是两个DFR蛋白的主要二级结构元件。MaDFR2a和MaDFR2b编码的蛋白三级结构非常相似,中间形成一个裂沟,可以进行催化反应。花青素含量测定显示,着色的花器官中花青素含量较高,根、茎、叶以及未着色的花蕾中几乎检测不到花青素。荧光定量PCR分析发现,MaDFR2a和MaDFR2b在葡萄风信子花组织中表达较高,根、茎和叶中微量表达;MaDFR2a和MaDFR2b均在未着色的花蕾时期开始表达,随着花色加深,在完全着色的花中表达最高,此后逐渐降低,但MaDFR2b在未着色的花蕾期和完全着色的花中表达相对较高。研究结果表明,DFR可能是影响蓝色葡萄风信子形成的重要基因。