沙拐枣甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆与生物信息学分析

发布时间：2021-07-31 22:40

　　【目的】揭示抗逆植物沙拐枣甜菜碱醛脱氢酶（CmBADH）的基因序列。【方法】利用RACE技术克隆CmBADH基因的全长序列,并对其基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析。【结果】CmBADH基因的cDNA全长1 863 bp,开放阅读框（ORF）全长1 506 bp,编码501个氨基酸。通过Blastn比对,发现CmBADH与海马齿（Sesuvium portulacastrum）、山谷栎（Quercus lobata）、盐爪爪（Kalidium foliatum）的BADH相似性分别达到80.04%、79.97%、79.55%。其相对分子量为123.46 kDa,等电点（pI）5.01,蛋白序列共有16个磷酸化位点;不含有跨膜结构域;不含有信号肽位点;含有一个甜菜碱醛脱氢酶结构域（PLN02467）。二级结构显示α螺旋占43.31%,无规则卷曲占31.94%,延伸链占17.37%,β转角占7.38%。三级结构模型为椭球形。【结论】沙拐枣CmBADH基因序列的确定,为今后研究沙拐枣CmBADH基因的抗逆功能提供研究基础。 

【文章来源】：北方农业学报. 2020,48(03)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

沙拐枣CmBADH蛋白的二级结构

图5 沙拐枣CmBADH蛋白的二级结构通过生物信息学分析预测沙拐枣CmBADH蛋白共有16个磷酸化位点；不含有跨膜结构域；不含有信号肽位点；在二级结构中α螺旋和无规则卷曲是散布于该多肽链中的大量结构元件，以上结论与菠菜、山菠菜、辽宁碱蓬、玉米等BADH基因的结果相同[19]。沙拐枣CmBADH蛋白预测定位到微体中，且为弱疏水性蛋白，这与马铃薯、盐爪爪、菠菜、山菠菜、互花米草、辽宁碱蓬、玉米等物种的结果不同[19]，以上物种的BADH蛋白为亲水性蛋白，定位到叶绿体和过氧化物酶体中[20]，推测BADH蛋白的亲疏水性与亚细胞定位有关，但需深入研究。沙拐枣CmBADH具有椭球形三级结构的蛋白，这与互花米草BADH的结果相似[6]。系统进化树结果显示，沙拐枣CmBADH与木本植物刚毛柽柳的同源性最高。沙拐枣CmBADH蛋白中含有甜菜碱醛脱氢酶结构域（图4），且含有醛脱氢酶高度保守的十肽VTLELGGKSP以及多个与酶功能有关的半胱氨酸残基（图3），符合醛脱氢酶的典型特征，与相关研究报道的结果相同[21-22]。

通过生物信息学分析预测沙拐枣CmBADH蛋白共有16个磷酸化位点；不含有跨膜结构域；不含有信号肽位点；在二级结构中α螺旋和无规则卷曲是散布于该多肽链中的大量结构元件，以上结论与菠菜、山菠菜、辽宁碱蓬、玉米等BADH基因的结果相同[19]。沙拐枣CmBADH蛋白预测定位到微体中，且为弱疏水性蛋白，这与马铃薯、盐爪爪、菠菜、山菠菜、互花米草、辽宁碱蓬、玉米等物种的结果不同[19]，以上物种的BADH蛋白为亲水性蛋白，定位到叶绿体和过氧化物酶体中[20]，推测BADH蛋白的亲疏水性与亚细胞定位有关，但需深入研究。沙拐枣CmBADH具有椭球形三级结构的蛋白，这与互花米草BADH的结果相似[6]。系统进化树结果显示，沙拐枣CmBADH与木本植物刚毛柽柳的同源性最高。沙拐枣CmBADH蛋白中含有甜菜碱醛脱氢酶结构域（图4），且含有醛脱氢酶高度保守的十肽VTLELGGKSP以及多个与酶功能有关的半胱氨酸残基（图3），符合醛脱氢酶的典型特征，与相关研究报道的结果相同[21-22]。BADH是甜菜碱合成过程中的两个关键酶之一，在植物抗逆过程中起重要作用，目前，已利用基因工程手段，将BADH基因转入农作物，使农作物的抗性得到不同程度的提高。本试验为进行CmBADH组织特异性表达、亚细胞定位、表达调控研究以及利用CmBADH基因提高植物抗逆性，后期培育抗逆作物品种奠定基础。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]外源甜菜碱对低温胁迫下紫花苜蓿幼苗生理特性的影响[J]. 董文科,马祥,周学文,路旭平,王佳,何娟,王岩,马晖玲.  草地学报. 2019(01)
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博士论文
[1]盐爪爪和盐穗木的耐盐生理生化及耐盐相关基因的克隆与表达研究[D]. 曾幼玲.新疆大学 2007

硕士论文
[1]转StBADH基因番茄的耐旱性研究[D]. 王华.南京农业大学 2014
[2]胡杨甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及功能分化研究[D]. 刘佳琪.北京林业大学 2012



本文编号：3314308