香蕉MaTET基因的克隆和功能分析

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四跨膜蛋白(Tetraspanins)是一类广泛存在于多细胞生物中的重要跨膜蛋白,因具有四个跨膜结构而得名。该类蛋白具有重要的生理功能,已在人类等生物中得到广泛、深入的研究,但该类蛋白在植物中研究较少,具体功能尚不明确。本研究在香蕉中克隆了一个四跨膜蛋白基因并对其功能进行分析,为研究植物中四跨膜蛋白的功能提供借鉴。具体如下。1.根据香蕉采后48h的抑制差减文库中一个上调表达的EST片段,设计RACE引物,得到了一个全长为1234bp基因的cDNA序列。该基因包含一个852bp的完整开放阅读框,编码283个氨基酸残基的蛋白质,5’端非编码区222bp,3’端非编码区160bp,起始密码子为ATG,终止密码子为TAG。经Blast比对,确认该目的基因为四跨膜蛋白(tetraspanin),命名为MaTET。2.生物信息学分析表明MaTET属于不稳定蛋白,具四个跨膜结构。MaTET在膜外区具有两个外环,LEL(大环)和SEL(小环),具有两处蛋白激酶C磷酸化位点,四个酪氨酸(Tyr)蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,四个N端豆蔻酰化位点,一个原核生物膜脂蛋白脂结合位点以及一个含异戊(间)二烯基群结合位点。推测MaTET定位在膜上,具有信号传导、转运的功能。MaTET的氨基酸序列和水稻、谷子、玉米、野草莓、鹰嘴豆等的TET序列相似性较高。系统发生分析表明MaTET在系统发生上介于单子叶植物和双子叶植物之间,但更接近单子叶植物。3.IFA亚细胞定位分析表明MaTET定位在香蕉细胞质膜上,与生物信息学分析结果相符。4.RT-PCR表达分析表明,MaTET是组成型表达基因,在香蕉的根、茎、叶、花及果实中都能够检测到MaTET的表达。5.MaTET在受物理伤害和枯萎病菌侵染的叶片以及遭受MaTET叶斑病危害的香蕉叶片中表达量不变,表明其表达不受物理和生物胁迫的诱导,1MaTET不参与香蕉物理伤害和生物胁迫的分子反应机制。6.MaTET在香蕉果实采后自然成熟和乙烯、ABA催熟过程中都在成熟度2-4阶段上调表达;MaTET的表达受1-MCP抑制,但其表达量仍在1-MCP处理果实成熟后期上调表达。1MaTET是受乙烯诱导的与成熟相关的基因。7.对MaTET在暗诱导衰老和乙烯促衰以及紫外线(UV-B)照射处理下的表达分析表明,MaTET在暗诱导衰老和乙烯促衰以及紫外照射的后期上调表达。表明MaTET是与叶片衰老相关的基因。由于MaTET仅在暗诱导衰老和乙烯促衰后期表达,表明MaTET不直接受乙烯和UV-B诱导,而可能与细胞膜损伤形成的信号传导有关。8.对MaTET在逆境胁迫下的表达分析表明,MaTET在香蕉低温胁迫的叶片中上调表达;MaTET在盐胁迫和干旱胁迫下的根系中上调表达,表明MaTET参与香蕉逆境胁迫下的分子反应。9.氧化胁迫分析表明MaTET在百草枯、过氧化氢胁迫下,在细胞膜受到损伤时上调表达,表明MaTET与氧化胁迫下的膜损伤有关。10.将MaTET与pCAMBIA1304融合构建植物表达载体,通过农杆菌介导法转入拟南芥异源表达。IFA分析表明,MaTET定位在转基因拟南芥的叶片表皮细胞膜上和根冠中。11.转基因拟南芥的叶片明显较野生型的叶片抗暗诱导衰老;同野生型拟南芥相比,转基因拟南芥具有较强的耐盐性;在甘露醇胁迫下转基因拟南芥较野生型拟南芥未表现出明显的抗胁迫表型;转基因拟南芥在抗旱性方面与野生型相比无明显差异。转基因拟南芥种子较野生型拟南芥种子具有较强的耐贮性。转基因拟南芥在暗诱导衰老过程中和盐胁迫过程中抗氧化酶系统的主要抗氧化酶如CAT、POD活性高于野生型拟南芥,而在干旱胁迫过程中CAT、POD活性与野生型拟南芥无明显差异。表明MaTET基因可能参与衰老和盐胁迫SOS信号传导途径。12.MaTET是一个衰老相关基因并且与香蕉的非生物胁迫下的分子反应机制有关,很可能参与了信号转导的SOS途径。
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