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乙烯(ethylene,ETH)在植物生长发育过程中具有重要的生理作用。本研究的目的是在分析乙烯(ETH)对麦冬(Ophiopogon japonicus)光合作用影响的基础上,利用SSH等分子生物学实验技术,从麦冬中克隆与植物衰老相关的基因,为培育绿期长的草坪草新品种奠定基础。通过测定麦冬的光响应曲线和CO2响应曲线得知麦冬的光饱和点在为500μmol·m-2·s-1,光补偿点为10μmol·m-2·s-1,CO2的饱和点为1200μmol·m-2·s-1,CO2补偿点为20μmol·m-2·s-1。乙烯可明显抑制麦冬的净光合速率,使其随处理时间的延长呈下降趋势,乙烯利各浓度间、处理时间之间差异极显著,即随着处理浓度的增加和处理时间的延长,麦冬净光合速率迅速地降低。在乙烯利不同浓度和时间的胁迫下,Fo、Fv/Fm、Fv’/Fm’、ΦPSⅡ、qP、ETR等荧光参数逐渐下降,NPQ逐渐升高,说明乙烯利在植物体内不断分解释放出乙烯,对光系统Ⅱ结构及光系统Ⅱ的光合电子传递链有较大的影响。为进一步从分子水平探明乙烯对麦冬光合作用的影响,通过SSH方法,以0.5g/L乙烯利处理6h的麦冬一年生叶片的cDNA为Tester,对照为Driver,构建了一个含有576个克隆的差减cDNA文库,差异片段大小在100~1500bp之间。通过斑点杂交,从576个克隆中筛选出259个阳性克隆,经测序分析,最终得到237条EST序列,经BLASTx分析,发现有16条EST序列在GenBank中没有找同源序列,可能代表新基因;74条EST序列在数据库中检索到同源性序列,但其功能尚不清楚;147条序列在GenBank中能找到与其它物种已知基因部分区域的同源序列,同源性为25~100%。在建立全长cDNA文库的基础上,根据获得的EST序列设计引物,从全长cDNA文库中筛选出叶绿素结合蛋白(CAB)基因和一个编码未知蛋白(UNP)基因,经测序分析:CAB基因的全长序列为1055bp,其编码区为18~1812之间,编码区为795bp,5’UTR为1~17bp,包含17个bp;3’UTR为813~11055bp,包含243bp。同源性比较结果为:麦冬CAB基因与二球悬铃木((Platanus xacerifolia)、水稻(Oryza sativa)、烟草(Nicotiana tabacum)等植物有86%~73%的同源性。系统发育分析:其与龙舌兰(Agave tequilana)CAB基因亲缘关系较近,与烟草CAB基因最远。其编码的蛋白质由264个氨基酸组成,分子量为28kDa,理论等电点pI为5.29,Asp+Glu为26个,Arg+Lys为21个,分子组成为C1272H1943N327O367S10。CAB基因编码蛋白的疏水性的最大值为2.222、最小值为-1.844。三维结构具有3个α螺旋结构。UNP基因全长序列为916bp,其编码区为55-762之间,编码区为708bp,5’UTR为1~54bp,包含54bp;3’UTR为763-~916bp,包含154bp。BLAST分析:与非冗余核苷酸数据库(nr)、STS、GSS、HTGS比对,未发现相似性高的同源序列;与EST数据库比对,发现与鹅掌楸(Liriodendron tulipifera)花芽cDNA文库中的四条EST序列同源性为73%;随后又将这一序列与非冗余蛋白数据库(nr)比对分析,其与葡萄(Vitis vinifera)、黑杨(Populus trichocarpa)等植物有37~54%同源性。系统发育分析:麦冬UNP编码蛋白与葡萄、黑杨、拟南芥(Arabidopsis thaliana)等UNP编码蛋白亲缘关系较近,和其他植物之间的亲缘关系比较远。其编码的蛋白质由235个氨基酸组成,分子量为27kDa,理论等电点pI为6.47,Asp+Glu为37个,Arg+Lys为36个,原子组成为C1188H1871N333O361S13。UNP基因编码蛋白的疏水性最大值为1.511、最小值为-3.267。以pCAMBIA1303为基础,引入BamHⅠ和KpnⅠ的酶切位点,构建了pCAMBIA1303-CAB(+)、pCAMBIA1303-CAB(-)、pCAMBIA1303-UNP(+)、pCAMNIA1303-UNP(-)等四种植物表达载体,并导入到土壤农杆菌LBA4404中。以pET-30a(+)为基础,构建了原核表达载体pET-30a-CAB和pET-30-UNP,转化到大肠杆菌BL21中,经不同浓度IPTG分别诱导0、1、2、3、4和5h后,SDS-PAGE电泳分析结果为:在IPTG的诱导下,外源基因CAB与UNP都能在大肠杆菌BL21中表达,CAB基因表达的蛋白的电泳条带在28kDa左右,UNP基因表达的蛋白的电泳条带在27kDa左右,理论推测结果相一致。在一定的IPTG浓度和诱导时间的范围内,随着浓度和时间的延长,CAB与UNP基因表达的蛋白量增大。