甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析
发布时间：2021-08-10 14:54
金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1（登录号为KJ504373）、ScMT2-1-5 （登录号为MH191346）和ScMT3 （登录号为KJ5043704） 3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框（Open Reading Frame, ORF）长228 bp,编码75个氨基酸; ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子, ORF长246 bp,编码81个氨基酸; ScMT3含有1个内含子和2个外显子, ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示, Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部, ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈"扬–...
【文章来源】：作物学报. 2020,46(02)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
不同重金属胁迫48 h时甘蔗幼苗表型
由图2可知,甘蔗植株对重金属的富集量均随着胁迫时间的延长而明显上升,其中,地下部累积浓度远远超出地上部。甘蔗幼苗在Cd2+、Zn2+、Cu2+胁迫处理48 h后,在地上部的累积量分别为(32.2±24.3)mg kg-1、(225.0±3.6)mg kg-1和(34.3±15.9)mg kg-1,在地下部的最大累积量分别为(196.7±26.6)mg kg-1、(1063.8±101.9)mg kg-1和(448.2±43.5)mg kg-1。2.3 ScMTs基因克隆与生物信息学分析
应用RT-PCR技术,从Badila中获得3个MT基因的cDNA序列(图3),分别命名为ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3(对应的GenBank登录号分别为KJ504373、MH191346和KJ504374)。其中,ScMT1的cDNA全长448 bp,5?非编码区长67 bp,3?非编码区长153 bp,O R F长2 2 8 b p,共编码7 5个氨基酸;推导蛋白ScMT1氨基酸序列的N端和C端均含有3个CXC排列(C表示半胱氨酸残基Cys,X表示除了Cys外的任意氨基酸),排列方式符合植物MT1型的结构特征(图4-A)。ScMT2-1-5的cDNA全长461 bp,5?非编码区长36 bp,3?非编码区长179 bp,开放阅读框长246 bp,共编码81个氨基酸;推导蛋白ScMT2-1-5氨基酸序列的N端含有CC、CXC和CXXC的排列结构,C端含有3个CXC排列,符合植物MT2型的典型特征(图4-B)。ScMT3的cDNA全长416 bp,5?非编码区长64 bp,3?非编码区长154 bp,开放阅读框长198 bp,共编码65个氨基酸;推导蛋白ScMT3氨基酸序列N端的前3个Cys以CXXCXC方式排列,C端的Cys以3个CXC方式排列,该排列方式符合植物MT3型的序列特征(图4-C)。系统进化树分析结果也表明,甘蔗ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3分别属于植物MT1、MT2和MT3型金属硫蛋白(图5)。图4 ScMTs cDNA序列及其推导的氨基酸序列
【参考文献】：
期刊论文
[1]青葙对镉的超富集特征及累积动态研究[J]. 姚诗音,刘杰,王怡璇,朱园芳,丰顺. 农业环境科学学报. 2017(08)
[2]甘蔗金属硫蛋白基因（ScMT2-1-4）的克隆及表达分析[J]. 陈云,王竹青,傅志伟,杨玉婷,郭晋隆,苏亚春,许莉萍. 基因组学与应用生物学. 2015(02)
[3]镉胁迫对甘蔗生长及生理性状的影响[J]. 夏会龙,程文伟,池小雅. 中国土壤与肥料. 2009(01)
[4]一个新的二色补血草金属硫蛋白基因LbMT2的克隆及其表达分析[J]. 班巧英,刘桂丰,王玉成,张大伟,蒋丽丽. 遗传. 2008(08)
[5]转金属硫蛋白基因（MT1）烟草抗Cd2+胁迫的生理特性分析[J]. 姜廷波,陈虹,唐鑫华,丁宝建,王玉成,李凤娟,李绍臣. 作物学报. 2007(11)
[6]植物金属硫蛋白及其重金属解毒机制研究进展[J]. 全先庆,张洪涛,单雷,毕玉平. 遗传. 2006(03)
[7]超积累植物龙葵及其对镉的富集特征[J]. 魏树和,周启星,王新. 环境科学. 2005(03)
[8]植物金属硫蛋白研究进展（一）——植物MT的分类、特征及其基因结构[J]. 常团结,朱祯. 生物技术通报. 2002(03)
本文编号：3334267
【文章来源】：作物学报. 2020,46(02)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
不同重金属胁迫48 h时甘蔗幼苗表型
由图2可知,甘蔗植株对重金属的富集量均随着胁迫时间的延长而明显上升,其中,地下部累积浓度远远超出地上部。甘蔗幼苗在Cd2+、Zn2+、Cu2+胁迫处理48 h后,在地上部的累积量分别为(32.2±24.3)mg kg-1、(225.0±3.6)mg kg-1和(34.3±15.9)mg kg-1,在地下部的最大累积量分别为(196.7±26.6)mg kg-1、(1063.8±101.9)mg kg-1和(448.2±43.5)mg kg-1。2.3 ScMTs基因克隆与生物信息学分析
应用RT-PCR技术,从Badila中获得3个MT基因的cDNA序列(图3),分别命名为ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3(对应的GenBank登录号分别为KJ504373、MH191346和KJ504374)。其中,ScMT1的cDNA全长448 bp,5?非编码区长67 bp,3?非编码区长153 bp,O R F长2 2 8 b p,共编码7 5个氨基酸;推导蛋白ScMT1氨基酸序列的N端和C端均含有3个CXC排列(C表示半胱氨酸残基Cys,X表示除了Cys外的任意氨基酸),排列方式符合植物MT1型的结构特征(图4-A)。ScMT2-1-5的cDNA全长461 bp,5?非编码区长36 bp,3?非编码区长179 bp,开放阅读框长246 bp,共编码81个氨基酸;推导蛋白ScMT2-1-5氨基酸序列的N端含有CC、CXC和CXXC的排列结构,C端含有3个CXC排列,符合植物MT2型的典型特征(图4-B)。ScMT3的cDNA全长416 bp,5?非编码区长64 bp,3?非编码区长154 bp,开放阅读框长198 bp,共编码65个氨基酸;推导蛋白ScMT3氨基酸序列N端的前3个Cys以CXXCXC方式排列,C端的Cys以3个CXC方式排列,该排列方式符合植物MT3型的序列特征(图4-C)。系统进化树分析结果也表明,甘蔗ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3分别属于植物MT1、MT2和MT3型金属硫蛋白(图5)。图4 ScMTs cDNA序列及其推导的氨基酸序列
【参考文献】：
期刊论文
[1]青葙对镉的超富集特征及累积动态研究[J]. 姚诗音,刘杰,王怡璇,朱园芳,丰顺. 农业环境科学学报. 2017(08)
[2]甘蔗金属硫蛋白基因（ScMT2-1-4）的克隆及表达分析[J]. 陈云,王竹青,傅志伟,杨玉婷,郭晋隆,苏亚春,许莉萍. 基因组学与应用生物学. 2015(02)
[3]镉胁迫对甘蔗生长及生理性状的影响[J]. 夏会龙,程文伟,池小雅. 中国土壤与肥料. 2009(01)
[4]一个新的二色补血草金属硫蛋白基因LbMT2的克隆及其表达分析[J]. 班巧英,刘桂丰,王玉成,张大伟,蒋丽丽. 遗传. 2008(08)
[5]转金属硫蛋白基因（MT1）烟草抗Cd2+胁迫的生理特性分析[J]. 姜廷波,陈虹,唐鑫华,丁宝建,王玉成,李凤娟,李绍臣. 作物学报. 2007(11)
[6]植物金属硫蛋白及其重金属解毒机制研究进展[J]. 全先庆,张洪涛,单雷,毕玉平. 遗传. 2006(03)
[7]超积累植物龙葵及其对镉的富集特征[J]. 魏树和,周启星,王新. 环境科学. 2005(03)
[8]植物金属硫蛋白研究进展（一）——植物MT的分类、特征及其基因结构[J]. 常团结,朱祯. 生物技术通报. 2002(03)
本文编号：3334267
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