桃PpCBF2基因克隆及其响应低温表达特性研究

发布时间：2021-07-04 20:21

　　为探讨桃品种间抗寒差异的分子基础,以野生毛桃（Prunus persica）和17个桃品种和品系为试验材料,通过PCR与RT-PCR克隆PpCBF2基因;并利用qRT-PCR分析‘早红霞’和‘大久保’叶片中PpCBF2在低温下的表达特性。结果表明:1)毛桃PpCBF2基因的DNA和cDNA全长序列均为894bp,开放阅读框为690bp,编码229个氨基酸并且含有CBF家族的AP2/EREBP功能域;2)供试的17个桃品种和品系的PpCBF2基因核苷酸序列全长和编码氨基酸数目与毛桃相同,但有9个品种发生1～2个氨基酸位点突变:其中‘白芒蟠桃’、‘81715’和‘大久保’的突变发生在N-豆蔻酰化位点或酪蛋白激酶II磷酸化位点;‘Italia 3’、‘寒露’和‘B6832’的突变发生在AP2/EREBP功能域;3)‘早红霞’和‘大久保’PpCBF2基因均被低温诱导,品种间表达水平有显著差异。综上,该基因在桃品种间进化较为保守,但少数品种基因功能位点发生了突变;该基因被低温显著诱导,与抗冷性有关。 

【文章来源】：中国农业大学学报. 2020,25(09)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

桃PpCBF2cDNA的核苷酸序列及其推导的氨基酸序列

低温胁迫是影响作物品质和产量的主要环境胁迫。在冷调节信号通路中，CBF被认为是应对冷应激的主调节因子[38]。Champ等[39]研究发现，CBF1基因上调表达的时间和表达量的不同导致了枳（Poncirus trifoliata）和葡萄柚（Citrus paradisi）抗寒性的不同。翟瑞宁[40]对抗寒性不同的2个木薯品种研究表明，CBF1基因序列差异导致蛋白结构不完整是其抗寒性弱的原因。桃树不同品种抗寒性也存在差异[41]，为了探求这种差异的分子基础，研究分析了毛桃和17个品种桃的PpCBF2基因序列，发现它们均含有由57个氨基酸组成的AP2结合域，表明其属于AP2/ERF家族基因[42]；在AP2结构域上下游分别含有PKKP/RAGRx KFxETRHP(51～66位）和DSAWR(125～129位）两段特殊的高保守序列，分别称为核定位序列（nuclear localization signal，简称NLS）和CBF信号基序，是区别CBF转录因子与AP2/ERF家族其他成员的特征短肽序列[43]，说明PpCBF2是典型的CBF转录因子。聚类分析显示所有供试品种均聚合为一类，说明该基因在不同品种中具有相似功能。所有供试品种PpCBF2基因编码的氨基酸数目相同，相似性介于98.3%～100.0%，与前人研究的CBF在植物中高度保守的结论一致[44]。其中，有9个品种氨基酸残基发生了突变，涉及AP2结构域内的是‘Italia 3’(81位的C变为Y）、‘B6832’(95位G变为V）和‘Hanlu’(121位L变为S），‘早金’在51～66位的核定位信号区域中发生突变（65位E变为G），这两个区域对CBF的DNA结合特异性和转录活性至关重要[45-46],AP2结构域发生单个突变通常可以改变植物体的形态[45]；核定位序列中的缺失或突变会阻碍CBF1诱导其靶基因表达的能力，影响CBF1与CRT/DRE元素结合[43]。蛋白质的翻译后修饰影响蛋白质的活性和基因表达[47]，‘白芒蟠桃’在第一个N-豆蔻酰化位点（14位的C变为R）内发生，‘81715’(25位S变为P）和‘大久保’（213位D变为G）分别在第一个和第五个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点发生突变。磷酸化位点在植物CBF/DREB1转录因子中大量存在，但其确切的磷酸化作用报道较少，Parinita等[47]研究发现御谷（Pennisetum glaucum)PgDREB2A蛋白在体外磷酸化位点是苏氨酸残基，且磷酸化后负调控其对DNA的结合活性。这些位点的变化还改变了蛋白的亲水性，或增强或减弱，这种特性也可能与不同品种抗寒性差异有关[40]。但是彭婷[48]对梅花的研究认为，导致梅花品种抗寒性差异的决定因素并不是CBFa基因编码区序列上的差异，而是CBF基因表达调控上的差异。

【参考文献】：
期刊论文
[1]58份桃种质资源抗寒性评价[J]. 王小丽,方伟超,刘云鹤,赵佩,毛冬敏,王新卫.  西北林学院学报. 2018(06)
[2]甘肃天水近30a气候变化对桃产量形成的影响分析[J]. 万梓文,许彦平,姚晓琳,许赟恺.  干旱区地理. 2016(04)
[3]河西走廊东部木本植物物候对气候变化的响应[J]. 魏育国,蒋菊芳,刘明春,梁从虎.  干旱区研究. 2012(01)
[4]西北干旱区空中水资源的时空变化特征及其原因分析[J]. 刘芸芸,张雪芹.  气候变化研究进展. 2011(06)
[5]青海高原不同海拔高度区小麦生长对气候变暖的响应[J]. 王力,李凤霞,徐维新,李晓东,苏文将.  气候变化研究进展. 2011(05)
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[7]具有AP2结构域的转录因子家族的研究进展[J]. 张淼,赵畅,李法莲,邵群.  科技信息(学术研究). 2007(21)
[8]蛋白质翻译后修饰研究进展[J]. 胡笳,郭燕婷,李艳梅.  科学通报. 2005(11)

博士论文
[1]不同梅花品种CBF/DREB1同源基因的克隆及功能分析[D]. 彭婷.华中农业大学 2016

硕士论文
[1]木薯抗寒基因CBF1、CBF2的克隆和差异表达分析[D]. 翟瑞宁.广西大学 2016



本文编号：3265474