甘蔗Ca 2+ /H + 反向运转体基因的克隆与表达分析
发布时间：2021-11-07 15:19
CAX(Ca2+/H+antiporter)是植物细胞膜Ca2+主动运输体系的一个大类。本研究以高粱的CAX1基因（GenBank登录号为XM002441593）为探针,利用电子克隆并结合RT-PCR技术,获得甘蔗CAX1基因的1条cDNA序列,命名为Sc CAX1（GenBank登录号为KT799799）。生物信息学分析显示,ScCAX1基因全长784 bp,包含1个645 bp的开放阅读框,编码1个214个氨基酸的蛋白质。ScCAX1蛋白被定位于叶绿体类囊体膜,为稳定的疏水性蛋白,不存在信号肽。蛋白二级结构元件多为α-螺旋,具有1个NaCaex superfamily。实时荧光定量PCR分析表明,甘蔗ScCAX1基因的表达具有组织特异性,在各组织中均表达,但在茎中表达量最低,叶中的表达量最高。在PEG、NaCl、SA、ABA和Me JA胁迫过程中,ScCAX1基因的表达均受到调控。其中ABA、SA和PEG胁迫下表达量上调,均在胁迫24 h达到最大值。S...
【文章来源】：作物学报. 2016,42(07)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
甘蔗ScCAX1基因的RT-PCR扩增Fig.1RT-PCRamplificationofScCAX1geneinsugarcaneM:marker2000bp;1:RT-PCR产物
鞍撞淮嬖谛藕烹摹＜锤收酳cCAX1蛋白为非分泌蛋白,在细胞质中合成后不能被转运。从图3可以看出,第185位具有最高分值,为3.533,疏水性最强;第195位具有最低分值,为–2.733,亲水性最强,绝大部分氨基酸都表现疏水性,推测甘蔗ScCAX1蛋白是一种疏水蛋白。2.2.3甘蔗ScCAX1蛋白三级结构预测用SWISS-MODEL工具,以SMTLid:4k1c.1Chainid:A为模板对ScCAX1、水稻、粟和玉米的蛋白三级结构进行预测,序列同源性分别为39%、39%、39%和40%。如图4所示,甘蔗ScCAX1蛋白的三级空间结构与水稻、粟和玉米蛋白的三级结构均以α-螺旋为主。图2同源克隆获得的甘蔗ScCAX1基因的cDNA序列及其推导的氨基酸序列(*终止密码子)Fig.2NucleotidesequenceanddeducedaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1geneobtainedbyhomologycloning(*stopcodon)黑色框部分为特异性引物在基因序列中的位置。Thesequencefragmentcomplementarytoprimerishighlightedinblackbox.表4甘蔗ScCAX1蛋白二级结构预测分析Table4SecondarystructurepredictionofsugarcaneScCAX1protein二级结构类型Secondarystructuretype氨基酸残基数目(个)Aminoacidresiduenumber(aa)百分比Percentage(%)α-螺旋Alpha-helix10147.20延伸链Extendedstrand5324.77无规则卷曲Randomcoil4922.90
1078作物学报第42卷图3甘蔗ScCAX1蛋白氨基酸疏水性/亲水性预测Fig.3Predictedhydrophobicity/hydrophilicityoftheaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1protein2.2.4甘蔗ScCAX1蛋白的功能和亚细胞定位预测该蛋白主要作为受体,可能性为2.81,其次也可能是转运子(2.19)和信号传感器(2.03)。甘蔗ScCAX1蛋白可能定位于叶绿体类囊体膜(71.2%)上,其次是细胞质膜(60.0%),再次是线粒体内膜(53.8%)。2.2.5甘蔗ScCAX1蛋白的保守结构域分析如图5所示,甘蔗ScCAX1蛋白隶属的家族为Na_Ca_exsuperfamily,具有Na+/Ca2+交换蛋白结构域,即Na_Ca_ex(sodium/calciumexchangerprotein)结构域。2.2.6甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸序列同源性分析和系统进化树构建甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸通过NCBI中的Blastp程序对其进行同源性分析,可知该蛋白与玉米(Zeamays|ACF84781.1|)、粟(Setariaitalica|XP004960984.1|)、小麦(Triticumurartu|EMS64041.1|)、山羊草(Aeqilopstauschii|EMT05522.1|)、二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon|XP003581596.1|)、水稻(O.sativajaponicaGroup|NP001056506.1|)、油棕(Elaeisquineensis|XP010927362.1|)和海枣(Phoenixdactylifera|XP008793971.1|)蛋白的氨基酸序列相似性分别为93%、93%、88%、87%、86%、79%、77%和74%。氨基酸序列多重比对(图6)表明,甘蔗ScCAX1蛋白与玉米和粟的氨基酸相似性最高,为93%,而与小麦、山羊草、二穗短柄草等相似性较低。图4甘蔗、玉米、水稻和粟CAX1蛋白三级结构预测Fig.4PredictedthirdstructureofCAX1proteininSaccharumspp.hybrids,Zeamays,Oryzasativa,andSetariaitalica图5甘蔗ScCAX1蛋白的保守结构域分析Fig.5ConserveddomainpredictionofsugarcaneScCAX1protein进化树(图7)表明,同属的棕榈
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同镉积累基因型烟草CAX2基因克隆及序列分析[J]. 郭园园,陈江华,周慧娜,商慧文,翟妞,张艳玲. 南方农业学报. 2015(02)
[2]甘蔗CIPK基因的同源克隆与表达[J]. 黄珑,苏炜华,张玉叶,黄宁,凌辉,肖新换,阙友雄,陈如凯. 作物学报. 2015(03)
[3]PEG-6000模拟干旱胁迫下秋地黄瓜萌芽期抗旱性评价[J]. 张占军. 甘肃农业科技. 2014(05)
[4]对当前我国甘蔗产业发展形势的分析与思考[J]. 马改艳,徐学荣. 云南农业大学学报(社会科学版). 2013(06)
[5]桑树Ca2+/H+反向转运体基因MCAX-1的克隆及序列与表达分析[J]. 刘赵越,童伟,张英华,方荣俊,赵卫国,李龙. 蚕业科学. 2012(02)
[6]非生物逆境胁迫下植物钙信号转导的分子机制[J]. 张和臣,尹伟伦,夏新莉. 植物学通报. 2007(01)
[7]水稻Ca2+/H+反向转运体OsCAX3的功能分析和亚细胞定位研究[J]. 祁碧菽,李春光,陈叶苗,陆平利,郝福顺,沈国明,陈珈,王学臣. 生物化学与生物物理进展. 2005(09)
[8]盐胁迫下钙对水稻幼苗光合作用及相关生理特性的影响[J]. 朱晓军,杨劲松,梁永超,娄运生,杨晓英. 中国农业科学. 2004(10)
[9]Ca2+参与水杨酸诱导蚕豆气孔运动时的信号转导[J]. 刘新,孟繁霞,张蜀秋,娄成后. 植物生理与分子生物学学报. 2003(01)
[10]水杨酸与植物抗非生物胁迫[J]. 李国婧,周燮. 植物学通报. 2001(03)
博士论文
[1]拟南芥AtCCX1基因的克隆、表达和功能鉴定[D]. 陈志远.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]棉花Ca2+转运相关基因的克隆与功能鉴定[D]. 许莲.华中农业大学 2011
[2]苹果Ca2+/H+反向转运体活性及其基因表达特性研究[D]. 周绚.南京农业大学 2009
本文编号：3482086
【文章来源】：作物学报. 2016,42(07)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
甘蔗ScCAX1基因的RT-PCR扩增Fig.1RT-PCRamplificationofScCAX1geneinsugarcaneM:marker2000bp;1:RT-PCR产物
鞍撞淮嬖谛藕烹摹＜锤收酳cCAX1蛋白为非分泌蛋白,在细胞质中合成后不能被转运。从图3可以看出,第185位具有最高分值,为3.533,疏水性最强;第195位具有最低分值,为–2.733,亲水性最强,绝大部分氨基酸都表现疏水性,推测甘蔗ScCAX1蛋白是一种疏水蛋白。2.2.3甘蔗ScCAX1蛋白三级结构预测用SWISS-MODEL工具,以SMTLid:4k1c.1Chainid:A为模板对ScCAX1、水稻、粟和玉米的蛋白三级结构进行预测,序列同源性分别为39%、39%、39%和40%。如图4所示,甘蔗ScCAX1蛋白的三级空间结构与水稻、粟和玉米蛋白的三级结构均以α-螺旋为主。图2同源克隆获得的甘蔗ScCAX1基因的cDNA序列及其推导的氨基酸序列(*终止密码子)Fig.2NucleotidesequenceanddeducedaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1geneobtainedbyhomologycloning(*stopcodon)黑色框部分为特异性引物在基因序列中的位置。Thesequencefragmentcomplementarytoprimerishighlightedinblackbox.表4甘蔗ScCAX1蛋白二级结构预测分析Table4SecondarystructurepredictionofsugarcaneScCAX1protein二级结构类型Secondarystructuretype氨基酸残基数目(个)Aminoacidresiduenumber(aa)百分比Percentage(%)α-螺旋Alpha-helix10147.20延伸链Extendedstrand5324.77无规则卷曲Randomcoil4922.90
1078作物学报第42卷图3甘蔗ScCAX1蛋白氨基酸疏水性/亲水性预测Fig.3Predictedhydrophobicity/hydrophilicityoftheaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1protein2.2.4甘蔗ScCAX1蛋白的功能和亚细胞定位预测该蛋白主要作为受体,可能性为2.81,其次也可能是转运子(2.19)和信号传感器(2.03)。甘蔗ScCAX1蛋白可能定位于叶绿体类囊体膜(71.2%)上,其次是细胞质膜(60.0%),再次是线粒体内膜(53.8%)。2.2.5甘蔗ScCAX1蛋白的保守结构域分析如图5所示,甘蔗ScCAX1蛋白隶属的家族为Na_Ca_exsuperfamily,具有Na+/Ca2+交换蛋白结构域,即Na_Ca_ex(sodium/calciumexchangerprotein)结构域。2.2.6甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸序列同源性分析和系统进化树构建甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸通过NCBI中的Blastp程序对其进行同源性分析,可知该蛋白与玉米(Zeamays|ACF84781.1|)、粟(Setariaitalica|XP004960984.1|)、小麦(Triticumurartu|EMS64041.1|)、山羊草(Aeqilopstauschii|EMT05522.1|)、二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon|XP003581596.1|)、水稻(O.sativajaponicaGroup|NP001056506.1|)、油棕(Elaeisquineensis|XP010927362.1|)和海枣(Phoenixdactylifera|XP008793971.1|)蛋白的氨基酸序列相似性分别为93%、93%、88%、87%、86%、79%、77%和74%。氨基酸序列多重比对(图6)表明,甘蔗ScCAX1蛋白与玉米和粟的氨基酸相似性最高,为93%,而与小麦、山羊草、二穗短柄草等相似性较低。图4甘蔗、玉米、水稻和粟CAX1蛋白三级结构预测Fig.4PredictedthirdstructureofCAX1proteininSaccharumspp.hybrids,Zeamays,Oryzasativa,andSetariaitalica图5甘蔗ScCAX1蛋白的保守结构域分析Fig.5ConserveddomainpredictionofsugarcaneScCAX1protein进化树(图7)表明,同属的棕榈
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同镉积累基因型烟草CAX2基因克隆及序列分析[J]. 郭园园,陈江华,周慧娜,商慧文,翟妞,张艳玲. 南方农业学报. 2015(02)
[2]甘蔗CIPK基因的同源克隆与表达[J]. 黄珑,苏炜华,张玉叶,黄宁,凌辉,肖新换,阙友雄,陈如凯. 作物学报. 2015(03)
[3]PEG-6000模拟干旱胁迫下秋地黄瓜萌芽期抗旱性评价[J]. 张占军. 甘肃农业科技. 2014(05)
[4]对当前我国甘蔗产业发展形势的分析与思考[J]. 马改艳,徐学荣. 云南农业大学学报(社会科学版). 2013(06)
[5]桑树Ca2+/H+反向转运体基因MCAX-1的克隆及序列与表达分析[J]. 刘赵越,童伟,张英华,方荣俊,赵卫国,李龙. 蚕业科学. 2012(02)
[6]非生物逆境胁迫下植物钙信号转导的分子机制[J]. 张和臣,尹伟伦,夏新莉. 植物学通报. 2007(01)
[7]水稻Ca2+/H+反向转运体OsCAX3的功能分析和亚细胞定位研究[J]. 祁碧菽,李春光,陈叶苗,陆平利,郝福顺,沈国明,陈珈,王学臣. 生物化学与生物物理进展. 2005(09)
[8]盐胁迫下钙对水稻幼苗光合作用及相关生理特性的影响[J]. 朱晓军,杨劲松,梁永超,娄运生,杨晓英. 中国农业科学. 2004(10)
[9]Ca2+参与水杨酸诱导蚕豆气孔运动时的信号转导[J]. 刘新,孟繁霞,张蜀秋,娄成后. 植物生理与分子生物学学报. 2003(01)
[10]水杨酸与植物抗非生物胁迫[J]. 李国婧,周燮. 植物学通报. 2001(03)
博士论文
[1]拟南芥AtCCX1基因的克隆、表达和功能鉴定[D]. 陈志远.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]棉花Ca2+转运相关基因的克隆与功能鉴定[D]. 许莲.华中农业大学 2011
[2]苹果Ca2+/H+反向转运体活性及其基因表达特性研究[D]. 周绚.南京农业大学 2009
本文编号：3482086
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