小麦品种东农冬麦2号根中TaEXPA7部分同源基因的克隆及表达特性分析

发布时间：2019-09-13 01:46

【摘要】：膨胀素(expansin)是植物生长发育过程中诱导细胞壁松弛和伸展的蛋白,包括EXPA、EXPB、EXLA、EXLB四个基因家族,对植物根系的形成及快速发育具有重要作用。本试验以寒地冬小麦品种东农冬麦2号两叶一心期的根为材料,克隆了TaEXPA7基因的3个CDS全长,其氨基酸序列同源性较高,仅信号肽处有两个氨基酸不同,其核酸序列长度均为777bp,编码258个氨基酸,分别命名为TaEXPA7-A、TaEXPA7-B、TaEXPA7-D,且分别定位于2AL、2BL、2DL染色体。蛋白均含有DPBB-1和Pollen-allerg-1两个保守结构域,分子量为27 670.74Da,等电点为8.09,均为疏水性蛋白;与节节麦、二穗短柄草的相似性分别为99%和92%。采用两叶一心期的根进行qRT-PCR分析发现,TaEXPA7-A/B/D三个基因在根尖中的表达量均较高,伸长区和成熟区次之;对冬小麦根进行低温、干旱和激素处理后,这三个基因均下调表达,并且TaEXPA7-B基因的相对表达量较高,TaEXPA7-D的相对表达量较低。由此可见,多倍体小麦不同染色体上的基因在应对不同环境胁迫时,表达以及应答模式存在差异,并且在不同的环境胁迫下,发挥主导作用的染色体也存在差异;此外,该基因在根中的表达可能与低温、干旱以及外源激素的胁迫有一定的关系,可能是促进根系生长的重要基因。
【图文】：

１两个保守结构域，其三级结构没有明显差异（图３）。利用ＤＮＡＭＡＮ进行氨基酸同源比对结果（图４）表明，３条序列仅在信号肽处有两个氨基酸的编码存在差异。而冬小麦与春小麦中ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ仅在核苷酸序列中存在碱基差异，蛋白序列不存在差异。众所周知，一般的蛋白质都通过保守的结构域行使其功能，而本试验中的这３条氨基酸序列仅在信号肽处存在差异，其功能是否相似还有待研究。Ｍ为ＤＬ２０００，１为样品Ｍ：ＤＬ２０００，１：Ｓａｍｐｌｅ图２ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／ＤＣＤＳ的ＰＣＲ扩增结果Ｆｉｇ．２ＰＣＲａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／ＤＣＤＳ图３ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ编码蛋白质三级结构的预测Ｆｉｇ．３ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｒｔｉａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｒｏｔｅｉｎｓｅｎｃｏｄｅｄｂｙＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ２．３ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ基因的序列比对和系统进化树的构建在ＮＣＢＩ数据库中进行ＢＬＡＳＴ检索，发现ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ基因序列与节节麦（ＸＰ＿０２０１６２６５１．１）、二穗短柄草（ＸＰ＿００３５８０３８４．１）、水稻（ＸＰ＿０１５６３６８１８．１）等大多数单子叶植物的同源性较高，表明ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ基因普遍存在于单子叶植物中。用ＣｌｕｓｔａｌＸ软件对这些氨基酸序列进行多序列比对，用ＭＥＧＡ６．０进行系统进化树的构建（图５），并用ＢＯＸＳＨＡＤＥ对这些氨基酸序列进行着色，分析其结构（图６）。结果表明

酸的编码存在差异。而冬小麦与春小麦中ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ仅在核苷酸序列中存在碱基差异，蛋白序列不存在差异。众所周知，一般的蛋白质都通过保守的结构域行使其功能，而本试验中的这３条氨基酸序列仅在信号肽处存在差异，其功能是否相似还有待研究。Ｍ为ＤＬ２０００，１为样品Ｍ：ＤＬ２０００，１：Ｓａｍｐｌｅ图２ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／ＤＣＤＳ的ＰＣＲ扩增结果Ｆｉｇ．２ＰＣＲａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／ＤＣＤＳ图３ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ编码蛋白质三级结构的预测Ｆｉｇ．３ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｒｔｉａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｒｏｔｅｉｎｓｅｎｃｏｄｅｄｂｙＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ２．３ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ基因的序列比对和系统进化树的构建在ＮＣＢＩ数据库中进行ＢＬＡＳＴ检索，发现ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ基因序列与节节麦（ＸＰ＿０２０１６２６５１．１）、二穗短柄草（ＸＰ＿００３５８０３８４．１）、水稻（ＸＰ＿０１５６３６８１８．１）等大多数单子叶植物的同源性较高，表明ＴａＥＸＰＡ７－Ａ／Ｂ／Ｄ基因普遍存在于单子叶植物中。用ＣｌｕｓｔａｌＸ软件对这些氨基酸序列进行多序列比对，用ＭＥＧＡ６．０进行系统进化树的构建（图５），，并用ＢＯＸＳＨＡＤＥ对这些氨基酸序列进行着色，分析其结构（图６）。结果表明，这些基因序列均具有信号肽和两个保守结构域（ＤＰＢＢ－１和Ｐｏｌｌｅｎ－ａｌｌｅｒｇ－１），小麦与节节麦的氨基酸序列相似性最高，亲缘关系最近。
【作者单位】： 东北农业大学生命科学学院;哈尔滨学院;
【基金】：国家基础科学人才培养基金项目(J1210069) 中俄国际合作项目(2013DFR30270)
【分类号】：S512.1

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