小麦冰重结晶抑制蛋白基因TaIRI5的克隆及分析
发布时间：2021-08-03 18:02
为了明确小麦冰重结晶抑制蛋白基因（TaIRI5）在小麦生长发育过程中的作用,该研究以小麦品种‘北京841’为材料,利用RT-PCR方法克隆TaIRI5基因,并对该基因进行生物信息学分析、组织特异性表达分析、启动子活性分析以及亚细胞定位分析。结果显示:（1）成功克隆到TaIRI5基因,该基因全长1 203 bp,开放阅读框为858 bp,编码285个氨基酸,蛋白质分子量为70.7 kD,等电点为5.07,属于疏水性蛋白。（2）实时荧光定量PCR结果显示,TaIRI5基因在小麦的根、茎、叶片、雌蕊、雄蕊、护颖、种子中均有表达,其中根部的相对表达量最高,在雌蕊中表达量最低,表明该基因在小麦的生长发育过程中起重要作用。（3）TaIRI5基因的启动子分析表明,该区域除CAAT-box和TATA-box启动子核心元件外,该序列还包含9个光响应元件和6个激素应答元件及其他元件;利用TaIRI5基因不同长度（498 bp、999 bp、1 500 bp）的3个候选启动子,构建了含有GUS基因的pCAMBIA1301融合表达载体;烟草转化实验表明,3个候选启动子都能启动该基因的表达,但表达模式略有差异。...
【文章来源】：西北植物学报. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
启动子活性检测
采用RT-PCR方法,从小麦品种‘北京841’中扩增出TaIRI5基因。小麦TaIRI5基因全长1 203 bp(图1),其中ORF长度为858 bp,共编码285个氨基酸。在线网站Protparam分析TaIRI5基因编码的蛋白质分子式为C2525H4194N858O1047S226,蛋白质分子量约为70.7 kD,等电点为5.07,蛋白质不稳定指数(instability index)为61.64,推测其属于不稳定蛋白质。总平均疏水系数(GRAVY)为0.829,为疏水性蛋白(图2)。用PSORT Ⅱ Prediction预测TaIRI5位于细胞膜的可能性为77.8%,位于液泡的可能性为22.2%。用NCBI的Conserved Domains分析其结构域,发现共有两个,一个是冰重结晶抑制结构域,另一个是亮氨酸富集结构域(图3)。用PRABI信息库预测蛋白质序列的二级结构,该蛋白序列中有23.86% α螺旋,7.37% β折叠,22.81%延伸主链,45.96%随机卷曲(图4)。在NCBI网站上对TaIRI5蛋白的三级结构进行建模,结果如图5, TaIRI5蛋白的三级结构呈规则的螺旋状,推测该蛋白质具有很强的稳定性。
启动子区分析发现,该启动子区的大量核心元件分别集中于ATG前32 ～ 490 bp和1 022 ～ 1 405 bp(表2),根据其核心启动子分布位置不同构建ATG前498 bp、999 bp、1 500 bp 3个不同长度的启动子融合表达载体(图9)。同时构建随机序列(Random,900 bp)代替启动子序列为对照[pTaIRI5(R)∷GUS],分析其启动子活性。除了CAAT-box和TATA-box这2个启动子核心元件外,该序列还包含一些不同的光响应元件和激素应答元件,该序列共含有9个光响应及调控元件如AE-box、Box 4、GATA-motif等,6个参与激素调节的作用元件如ABRE、TATC-box、TGACG-motif、CGTCA-motif等。除了这些元件之外,该序列还含有一些其他元件,如叶肉细胞栅栏组织分化的相关元件(HD-Zip1)、参与玉米醇溶蛋白代谢调控的顺式作用元件(O2-site)、厌氧诱导所必需的顺式元件(ARE)、MYB转录因子相关元件(CCAAT-box)等。图3 小麦TaIRI5基因结构域
【参考文献】：
期刊论文
[1]蛋白质识别基序——富亮氨酸重复序列的结构与功能[J]. 武明花,李桂源. 国际病理科学与临床杂志. 2006(01)
[2]植物抗冻蛋白及其高级结构研究进展[J]. 张党权,谭晓风,乌云塔娜,王金发. 中南林学院学报. 2005(04)
[3]“表面互补”模型——抗冻蛋白通用的分子机理[J]. 王金发,张党权. 中山大学学报(自然科学版). 2004(06)
[4]抗冻蛋白及其在植物抗冻基因工程中的应用[J]. 尹明安,崔鸿文,樊代明,郭立. 西北植物学报. 2001(01)
[5]沙冬青高活性抗冻蛋白的发现[J]. 费云标,孙龙华,黄涛,舒念红,高素琴,简令成. 植物学报. 1994(08)
博士论文
[1]柿果实成熟软化中β-半乳糖苷酶基因功能分析[D]. 班秋妍.西北农林科技大学 2018
硕士论文
[1]小麦重结晶抑制蛋白IRI基因功能及小麦族IRI基因家族的分子进化[D]. 靳亚楠.沈阳农业大学 2016
[2]气候变化对中国小麦产量的影响[D]. 夏云.江西农业大学 2016
[3]小麦冻害后恢复肥对产量形成的调节效应[D]. 杨景.扬州大学 2015
[4]气候变化背景下河南省冬小麦品种更新特征[D]. 孙倩.南京农业大学 2014
[5]强冬性小麦重结晶抑制蛋白基因启动子的分离与鉴定[D]. 姜跃.沈阳农业大学 2013
[6]氮量和播种密度对豫南冬小麦产量和品质的调控研究[D]. 陈世斌.华中农业大学 2007
本文编号：3320078
【文章来源】：西北植物学报. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
启动子活性检测
采用RT-PCR方法,从小麦品种‘北京841’中扩增出TaIRI5基因。小麦TaIRI5基因全长1 203 bp(图1),其中ORF长度为858 bp,共编码285个氨基酸。在线网站Protparam分析TaIRI5基因编码的蛋白质分子式为C2525H4194N858O1047S226,蛋白质分子量约为70.7 kD,等电点为5.07,蛋白质不稳定指数(instability index)为61.64,推测其属于不稳定蛋白质。总平均疏水系数(GRAVY)为0.829,为疏水性蛋白(图2)。用PSORT Ⅱ Prediction预测TaIRI5位于细胞膜的可能性为77.8%,位于液泡的可能性为22.2%。用NCBI的Conserved Domains分析其结构域,发现共有两个,一个是冰重结晶抑制结构域,另一个是亮氨酸富集结构域(图3)。用PRABI信息库预测蛋白质序列的二级结构,该蛋白序列中有23.86% α螺旋,7.37% β折叠,22.81%延伸主链,45.96%随机卷曲(图4)。在NCBI网站上对TaIRI5蛋白的三级结构进行建模,结果如图5, TaIRI5蛋白的三级结构呈规则的螺旋状,推测该蛋白质具有很强的稳定性。
启动子区分析发现,该启动子区的大量核心元件分别集中于ATG前32 ～ 490 bp和1 022 ～ 1 405 bp(表2),根据其核心启动子分布位置不同构建ATG前498 bp、999 bp、1 500 bp 3个不同长度的启动子融合表达载体(图9)。同时构建随机序列(Random,900 bp)代替启动子序列为对照[pTaIRI5(R)∷GUS],分析其启动子活性。除了CAAT-box和TATA-box这2个启动子核心元件外,该序列还包含一些不同的光响应元件和激素应答元件,该序列共含有9个光响应及调控元件如AE-box、Box 4、GATA-motif等,6个参与激素调节的作用元件如ABRE、TATC-box、TGACG-motif、CGTCA-motif等。除了这些元件之外,该序列还含有一些其他元件,如叶肉细胞栅栏组织分化的相关元件(HD-Zip1)、参与玉米醇溶蛋白代谢调控的顺式作用元件(O2-site)、厌氧诱导所必需的顺式元件(ARE)、MYB转录因子相关元件(CCAAT-box)等。图3 小麦TaIRI5基因结构域
【参考文献】：
期刊论文
[1]蛋白质识别基序——富亮氨酸重复序列的结构与功能[J]. 武明花,李桂源. 国际病理科学与临床杂志. 2006(01)
[2]植物抗冻蛋白及其高级结构研究进展[J]. 张党权,谭晓风,乌云塔娜,王金发. 中南林学院学报. 2005(04)
[3]“表面互补”模型——抗冻蛋白通用的分子机理[J]. 王金发,张党权. 中山大学学报(自然科学版). 2004(06)
[4]抗冻蛋白及其在植物抗冻基因工程中的应用[J]. 尹明安,崔鸿文,樊代明,郭立. 西北植物学报. 2001(01)
[5]沙冬青高活性抗冻蛋白的发现[J]. 费云标,孙龙华,黄涛,舒念红,高素琴,简令成. 植物学报. 1994(08)
博士论文
[1]柿果实成熟软化中β-半乳糖苷酶基因功能分析[D]. 班秋妍.西北农林科技大学 2018
硕士论文
[1]小麦重结晶抑制蛋白IRI基因功能及小麦族IRI基因家族的分子进化[D]. 靳亚楠.沈阳农业大学 2016
[2]气候变化对中国小麦产量的影响[D]. 夏云.江西农业大学 2016
[3]小麦冻害后恢复肥对产量形成的调节效应[D]. 杨景.扬州大学 2015
[4]气候变化背景下河南省冬小麦品种更新特征[D]. 孙倩.南京农业大学 2014
[5]强冬性小麦重结晶抑制蛋白基因启动子的分离与鉴定[D]. 姜跃.沈阳农业大学 2013
[6]氮量和播种密度对豫南冬小麦产量和品质的调控研究[D]. 陈世斌.华中农业大学 2007
本文编号：3320078
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