蓖麻RcbZIP44基因克隆及表达特性

【目的】克隆蓖麻bZIP转录因子基因RcbZIP44,并进行表达特性分析,为探究bZIP转录因子在蓖麻生长发育及非生物胁迫下的生物学功能提供理论参考。【方法】从蓖麻品种通蓖5号中克隆bZIP转录因子基因家族成员RcbZIP44,对其序列进行生物信息学分析,借助烟草瞬时表达系统对RcbZIP44蛋白进行亚细胞定位,通过实时荧光定量PCR检测RcbZIP44基因在不同组织及非生物胁迫下的表达模式。【结果】克隆获得的RcbZIP44基因cDNA全长612 bp,包含1个456 bp的开放阅读框(ORF),编码151个氨基酸残基,无跨膜区域和信号肽结构,为不稳定的亲水性蛋白,存在21个潜在的磷酸化位点,二级结构以α-螺旋为主,定位于细胞核中。RcbZIP44基因启动子区域含有激素响应元件(ABRE、GARE-motif、TATC-box、TGACG-motif)、胁迫响应元件(LTR、ARE、MRE)等,推测RcbZIP44基因在非生物胁迫中发挥重要作用。RcbZIP44基因在茎中的相对表达量最高,显著高于根、子叶和真叶(P<0.05),说明其具有明显的组织表达特异性。在脱落酸(ABA)、盐、干旱和低温胁迫下,RcbZIP44基因在真叶和根中表现出不同的表达模式。RcbZIP44基因对低温胁迫敏感,处理6 h时的相对表达量最高;RcbZIP44基因在ABA和干旱胁迫下呈先增后减的表达模式,在处理12 h时的相对表达量最高;在盐胁迫中RcbZIP44基因表达较为平缓。【结论】RcbZIP44基因编码的蛋白含有bZIP家族特有的bZIP-plant-GBF1结构域,其主要在茎中发挥调控作用,且该基因受ABA、盐、干旱和低温等非生物胁迫诱导表达,推测RcbZIP44基因在蓖麻生长发育及响应非生物胁迫中发挥重要调控作用。

蓖麻RcFEN1基因克隆及非生物胁迫下表达模式分析

【目的】克隆蓖麻结构特异性核酸酶1基因(RcFEN1),并检测其组织表达特性及不同非生物胁迫下的时空表达模式,为揭示Rc FEN1基因在蓖麻生长发育和响应低温胁迫等非生物胁迫的功能提供理论参考。【方法】根据蓖麻低温胁迫转录组注释信息,通过RT-PCR对RcFEN1基因编码区(CDS)进行克隆,利用生物信息学软件进行序列特征分析,并利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测其组织表达特性及不同非生物胁迫下的时空表达模式。【结果】克隆获得的RcFEN1基因(GenBank登录号OP205366)包含1个1154 bp的开放阅读框(ORF),编码383个氨基酸残基,含有RAD2/XPG核酸酶蛋白家族典型的结构域XPG-N和XPG-I,属于RAD2/XPG蛋白家族成员。RcFEN1蛋白含多个生物活性位点及功能区,但无跨膜区域和信号肽结构,是一个非分泌型亲水蛋白,定位在细胞核。RcFEN1蛋白与特洛花TsFEN1蛋白的氨基酸序列一致性最高,与大叶藻ZmFEN1蛋白序列的一致性最低,分别为90.28%和84.32%。RcFEN1蛋白与一串红和硬皮地星的FEN1蛋白亲缘关系较近。RcFEN1基因在子叶中的相对表达量显著高于根、茎和真叶(P<0.05,下同),在真叶中的相对表达量最低。RcFEN1基因在4种非生物胁迫下均有表达,但表达模式存在明显差异,其中,RcFEN1基因对干旱胁迫响应最敏感,处理2和4 h时相对表达量显著高于对照组(0 h)及其他处理时间;RcFEN1基因在盐胁迫和ABA胁迫下呈现相同的响应表达模式,均在处理4 h时开始表达,随后相对表达量降低;在低温胁迫下,RcFEN1基因在低温胁迫下延迟表达,且处理12 h后才被激活表达,且相对表达量持续增加。【结论】从蓖麻中克隆获得RcFEN1基因属于RAD2/XPG家族成员,是蓖麻低温胁迫下的差异表达基因,参与蓖麻低温胁迫的响应调控。