2个玉米光敏色素C基因的转录丰度对多种光质处理的响应
本文关键词: 玉米 Zm PHYC 光信号转导 表达模式 光质处理 出处:《中国农业科学》2017年12期 论文类型:期刊论文
【摘要】:【目的】通过NCBI数据库获得2个玉米PHYC及相关数据,并进行相关生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析2个玉米PHYC在玉米各器官的转录丰度,以及其转录丰度对多种光质处理、黑暗到各种光质转换和光周期处理(长日照和短日照)的响应,为研究玉米PHYC在玉米幼苗去黄化与开花期的调控机制奠定基础。【方法】采用玉米B73自交系为研究材料,通过RT-PCR分别对Zm PHYC1和Zm PHYC2的全长ORF序列进行克隆;借助相关软件对其进行生物信息学分析,利用q RT-PCR分析这两个基因在玉米各器官中的转录丰度,及其转录丰度对各种光照处理的响应。【结果】Zm PHYC1和Zm PHYC2的全长ORF均为3 408 bp,编码1 135个氨基酸基序,分子量分别为126.14和126.07 k D。生物信息学分析表明,玉米phy C蛋白可以分为6个功能区段:节奏周期蛋白—Ah核转运接受蛋白—专一蛋白区段(Per-Arnt-Sim,PAS)、c GMP受激磷酸二酯酶区段(GAF)、色素区段(PHY)和PAS相关区段(PRD,包含2个PAS区段)、组氨酸激酶A区段和组氨酸激酶ATP酶区段,但是Zmphy C2在PRD区段仅有一个PAS区段。氨基酸水平的系统发育树分析表明,Zmphy C1和Zmphy C2与禾本科物种phy C有很高的一致性,且与甘蔗和高粱phy C的亲缘关系较近。q RT-PCR分析表明,Zm PHYC1和Zm PHYC2的表达在根和叶中的转录丰度均较高,同时对持续蓝光和白光响应强烈;在黑暗到各种光质转换处理中,这两个PHYC的表达模式相似。在黑暗转到远红光、红光、蓝光和白光的0.5 h,Zm PHYC1和Zm PHYC2的转录表达均急剧上升,随后迅速下降到自身起始黑暗时的水平以下,并上下波动。这两个基因对长日照和短日照的光周期处理也能积极响应,在长日照条件下,2个Zm PHYC出现了极其相似的表达模式,均在光照和黑暗阶段各出现1个峰值;在短日照条件下,这两个基因的表达模式差异较大,Zm PHYC1的峰值出现在进入黑暗后6 h,而Zm PHYC2的峰值出现在进入光照阶段2 h。【结论】玉米phy C蛋白可以分成6个功能区段,但是Zmphy C2在PRD区段仅具有一个PAS相关区段。2个玉米PHYC转录丰度具有组织特异性。在各种光质处理中,Zm PHYC1和Zm PHYC2的表达模式相近,可能二者存在功能冗余,在转录水平上前者的丰度高于后者,推测Zm PHYC1在玉米中起更重要的作用,并且可能二者在功能上存在分工。Zm PHYC1和Zm PHYC2对各种光质和光周期处理均有较强的响应,推测二者在调控玉米光形态建成和开花中具有重要作用。
[Abstract]:[objective] two maize PHYC and related data were obtained from NCBI database, and related bioinformatics analysis was carried out. The transcription abundance of two maize PHYC in maize organs was analyzed by real-time fluorescence quantitative PCR(q RT-PCR. And the response of its transcription abundance to a variety of light quality treatments, dark to various light quality transitions, and photoperiod processes (long and short), [methods] the full-length ORF sequences of Zm PHYC1 and Zm PHYC2 were cloned by RT-PCR using maize B73 inbred line as the research material. Bioinformatics analysis and Q RT-PCR were used to analyze the transcriptional abundance of these two genes in maize organs. [results] the full-length ORF of Zm PHYC1 and Zm PHYC2 were 3 408 BP, encoding 1 135 amino acid motifs with molecular weight 126.14 and 126.07 KD, respectively. Maize phy C protein can be divided into six functional regions: rhythmic cyclin-Ah nuclear transport receptor-specific protein region Per-Arnt-SimPASC GMP stimulated phosphodiesterase region, pigment region phy and PAS related region, including two PAS regions. Histidine kinase A region and histidine kinase ATP region, However, Zmphy C2 has only one PAS region in the PRD region. Phylogenetic tree analysis at amino acid level shows that Zmphy C1 and Zmphy C2 are highly consistent with phy C in gramineous species. The close relationship with sugarcane and sorghum phy C. Q RT-PCR analysis showed that the expression of Zm PHYC1 and Zm PHYC2 in roots and leaves were both high, and they were strongly responsive to persistent blue light and white light. The expression patterns of the two PHYC were similar. The transcriptional expression of Zm PHYC1 and Zm PHYC2 increased sharply in the dark to far red light, red light, blue light and white light, and then rapidly decreased below the level when they started dark. The two genes were also able to respond positively to the photoperiod treatment of long and short sunlight. Under the condition of long sunlight, two Zm PHYC showed very similar expression patterns, each with a peak value in the light and dark phases. Under the condition of short sunlight, the peak value of Zm PHYC1 appeared at 6 h after darkness, while the peak value of Zm PHYC2 appeared at 2 h after light exposure. [conclusion] phy C protein can be divided into 6 functional regions. However, Zmphy C2 has only one PAS related region in the PRD region. Two maize PHYC transcription abundance have tissue specificity. The expression patterns of Zm PHYC1 and Zm PHYC2 are similar in various light and quality treatments, and there may be functional redundancy between them. The abundance of the former was higher than that of the latter at the transcriptional level, which suggested that Zm PHYC1 played a more important role in maize, and that there might be a strong functional response of Zm PHYC1 and Zm PHYC2 to various light quality and photoperiod treatments. It is inferred that both of them play an important role in the regulation of maize light morphogenesis and flowering.
【作者单位】: 四川农业大学农学院;中国农业科学院作物科学研究所;中国农业科学院研究生院;河南省潢川县农业科学研究所;
【基金】:国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2016ZX08010002-003-002) 国家重点研究发展计划(2016YFD0101002) 北京市自然科学基金(重点)(6151002) 中国农业科学院科技创新工程
【分类号】:S513
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,本文编号:1499169
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