盐地碱蓬中5-GT基因的克隆及分析

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:zhangxu0202
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盐地碱蓬(Suaeda salsa)是一种叶肉质化的稀盐盐生植物,有很高的抗盐性,并具有很高的营养价值和保健价值。而且,在盐碱荒地种植盐地碱蓬可以明显改善土壤性质,降低土壤含盐量并增加土壤有机质,有利于消除裸露盐碱荒滩,防止水土流失,对保持和重建盐碱地生态有重要作用。  盐地碱蓬有两种表型:海边生境盐地碱蓬生长在滨海潮间带或者部分涝洼积水地带,在整个生长期植株地上部分皆为紫红色;内地生境盐地碱蓬生长在地势较高或距离海边较远的地方,植株呈现绿色,是一种典型的盐碱地指示植物。盐地碱蓬的耐盐机理已经得到了比较广泛的研究,并已证明其中的红色素为甜菜红素,但甜菜素合成的分子机理以及相关基因的表达调控目前还不明确,相关酶的功能定位、特性分析以及基因克隆也需要深入研究。本实验室已经成功克隆得到了合成甜菜红素的关键酶之一——4,5-多巴双加氧酶的基因,本文克隆了另一个关键酶——葡糖基转移酶的基因,并研究了环境因子对其基因表达的影响,为进一步研究甜菜红素在盐生植物进化、生态适应等方面的作用机理及广泛应用奠定基础。主要研究结果如下:  1.盐地碱蓬中葡糖基转移酶基因的克隆及序列分析  根据 GeneBank中已知的葡糖基转移酶基因的cDNA序列和蛋白序列寻找保守区以设计并合成简并引物;以盐地碱蓬总 RNA为模板,通过RT-PCR扩增获得了992bp的保守片段;BLAST分析表明该片段与其它植物中葡糖基转移酶基因有较高的同源性,初步确认为盐地碱蓬葡糖基转移酶基因序列;根据该序列片段设计基因特异引物,进行3-RACE和5-RACE,进行扩增分别得到长度为206bp的3端序列和631bp的5端序列;将三段序列进行拼接,获得了盐地碱蓬中葡糖基转移酶的基因序列,全长为1653 bp,包括136 bp的5-非编码区和35bp的3-非编码区,开放阅读框为1482 bp,编码493个氨基酸残基,分子量约56.7 kDa。BLAST分析表明与已报道的美洲商陆(Phytolacca americana)、甜菜(Beta vulgaris)和彩虹菊(Dorotheanthus bellidiformis)中的葡糖基转移酶的同源性分别为68%、64%和61%。  2.盐地碱蓬中葡糖基转移酶基因的表达特性  利用RT-PCR的方法对不同时间淹水处理和低温处理下盐地碱蓬幼苗的茎和叶中葡糖基转移酶基因的表达情况进行了检测,结果表明淹水处理2 h/d,处理14 d时,盐地碱蓬幼苗茎与叶中葡糖基转移酶基因表达量最高;低温(4℃)处理4 h/d,处理14 d时,盐地碱蓬幼苗中茎与叶中葡糖基转移酶基因表达量最高。  3.淹水及低温对盐地碱蓬积累甜菜红素的影响  对生长一周的盐地碱蓬幼苗进行不同时间的淹水和低温处理,结果表明淹水处理2 h/d,处理14 d时,盐地碱蓬幼苗中茎与叶中甜菜红素含量最高;低温(4℃)处理4 h/d,处理14 d时,盐地碱蓬幼苗中茎与叶中甜菜红素含量最高。  4.甜菜红素含量与葡糖基转移酶基因表达量的相关性分析  对不同时间淹水和低温处理下盐地碱蓬幼苗茎和叶中甜菜红素含量与葡糖基转移酶基因表达量进行相关性分析,发现在低温处理下茎中甜菜红素含量与葡糖基转移酶基因表达量之间相关性较高,而低温处理下的叶及淹水处理下的茎与叶中其相关性则较低。
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