马铃薯StCYP85A3促进萌芽及根系伸长的功能解析

油菜素内酯(BR)是一类植物甾醇类激素,对植物生长发育及胁迫应答具有显著的调控作用,马铃薯中StCYP85A3作为BR合成酶的编码基因,功能仍待进一步探究。本研究从‘川芋10号’马铃薯中克隆出该基因,生物信息学分析表明该蛋白具有催化BR合成的典型亲氧结合域,属于CYP85As家族成员。通过组织表达分析发现该基因在块茎芽眼及根中表达量最高,且芽眼中的表达量随着储藏时间的延长而增加,在块茎芽眼休眠解除时表达迅速升高。同时发现外源BR可诱导马铃薯芽眼及根中StCYP85A3表达量升高,从而显著促进了种薯萌芽及幼苗根的伸长。通过在拟南芥野生型及cyp85a2突变体中过表达StCYP85A3发现,过表达株系种子萌发及根系伸长都早于野生型,同时回补株系弥补了突变体种子萌发、植株根系生长迟缓的缺陷。此外,外源BR对过表达株系种子萌发、根系伸长无显著促进作用,但显著促进了野生型、突变体及回补株系种子萌发、根系伸长。上述马铃薯及拟南芥试验结果表明, StCYP85A3具有促进萌芽及根系伸长的功能。

马铃薯蔗糖磷酸合成酶StSPS1的原核表达及抗体制备

为了对马铃薯蔗糖磷酸合成酶(SPS)编码蛋白StSPS1进行原核表达及多克隆抗体制备。从四倍体马铃薯品种川芋10号的块茎中克隆出了StSPS1基因,该基因编码区全长为3165 bp,编码蛋白的长度为1055 aa。随后基于构建的His标签融合表达载体PET30a-StSPS1,进行了StSPS1蛋白的诱导、变性、纯化、复性及兔免疫试验。结果发现,StSPS1蛋白分子量约为119.62 ku,在可溶性上清中的表达极少,主要在不溶的沉淀中表达,最佳的诱导条件为37℃下用0.5或1.0 mmol/L的IPTG诱导4 h。由于StSPS1为包涵体蛋白,故对其进行包涵体变性处理,并利用His标签纯化出了与目的条带大小相符的蛋白,同时通过His抗体进行了蛋白质免疫印迹(WB)试验,发现在119.62 ku处检测到目标条带,说明StSPS1包涵体蛋白纯化成功。最后,通过将透析复性后的StSPS1蛋白注射进兔子皮下组织中,成功免疫出2个StSPS1的抗体,经过WB鉴定发现2个抗体均能在抗原和川芋10号叶片的总蛋白中杂出目标条带。综上,对马铃薯StSPS1蛋白进行了诱导及纯化,并成功制备了StSPS1蛋白的兔多克隆抗体。

马铃薯StSN2信号肽缺失对其定位及蛋白互作的影响

StSN2属于马铃薯(Solanum tuberosum L.)Snakin/GASA(gibberellic acid-stimulated arabidopsis)蛋白家族,其N端具有信号肽,C端具有12个保守的半胱氨酸残基,主要在植物生长发育和逆境胁迫响应方面发挥重要调控作用。为了明确StSN2蛋白N端信号肽区域对其蛋白亚细胞定位及蛋白互作的影响,本研究首先通过信号肽预测及PCR扩增,获得含信号肽的StSN2基因片段和N端信号肽缺失的StSN2△SP片段,长度分别为315 bp和243 bp。其次,通过酶切连接方法将StSN2△SP基因片段连接在亚细胞定位载体上,获得融合蛋白YFP-StSN2△SP。瞬时表达实验结果发现,N端信号肽缺失后的StSN2△SP蛋白的亚细胞定位发生了变化,只定位在细胞核。最后通过同源重组方式将StSN2以及StSN2△SP分别构建到酵母诱饵载体上,并与pGADT7-SnRK1α进行酵母双杂交实验。结果显示,StSnRK1α与StSN2共转化酵母细胞后,其细胞不能在四缺培养基中生长,而StSnRK1α与N端信号肽缺失的StSN2△SP共转化酵母细胞后,其细胞能在四缺培养基中生长并显色,说明StSN2信号肽缺失后对其亚细胞定位及蛋白互作均有影响。本研究为StSN2蛋白的生物学功能研究提供了理论依据,为进一步完善该基因在马铃薯块茎休眠的功能研究奠定了实验基础。