羽毛针禾(Stipagrostis pennata)阿拉伯呋喃糖苷酶基因SpARAF1的克隆与表达

L-阿拉伯呋喃糖苷酶(Alpha-L-Arabinofuranosidase ARAF)在植物细胞壁形成和逆境胁迫响应中发挥着重要作用,为了探究该基因参与羽毛针禾(Stipagrostis pennata)抵御非生物胁迫和影响其根部沙套发育的机制及功能,本研究以沙漠植物羽毛针禾为对象,克隆得到SpARAF1基因并对其进行生物信息学、亚细胞定位和实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)分析。结果表明:羽毛针禾SpARAF1基因编码区序列全长为1 173 bp,编码391个氨基酸的亲水性无跨膜结构的蛋白,相对分子质量为43.3 kD。该基因编码的蛋白属于Alpha-L-AF-C超家族,与水稻和玉米亲缘关系较近。亚细胞定位显示SpARAF1定位在细胞壁。qRT-PCR结果显示SpARAF1基因的表达显著受到盐、干旱和高温等非生物胁迫的诱导,表明该基因参与羽毛针禾对非生物胁迫的响应过程。蛋白质互作预测分析显示SpARAF1与碳水化合物激酶和聚半乳糖醛酸酶存在可能的相互作用。

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)葡萄糖-6-磷酸-1-差向异构酶基因SpG6P1E的克隆与表达分析

葡萄糖-6-磷酸-1-差向异构酶(G6P1E)在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。本研究旨在通过克隆和分析沙漠植物羽毛针禾(Stipagrostis pennata)葡萄糖-6-磷酸-1-差向异构酶基因(SpG6P1E),为进一步探究其影响羽毛针禾根部沙套发育的机制及功能奠定基础。利用分子克隆技术从羽毛针禾中克隆获得一个SpG6P1E基因,该基因编码一个含有325个氨基酸的蛋白质,定位于细胞质,为亲水性稳定蛋白。序列及进化分析表明该基因含有一个保守性很高的醛糖异构酶(Aldose_epim)结构域,且与单子叶植物的直系同源基因亲缘性更高。亚细胞定位分析显示该基因定位于细胞质,参与胞质糖代谢过程。qRT-PCR结果显示SpG6P1E基因的表达与羽毛针禾沙套发育过程及可溶性糖含量具有较高的相关性,表明其对于沙套发育的重要作用;SpG6P1E基因的表达显著受到干旱、高温、盐等多种非生物胁迫的诱导,表明其对于胁迫响应的重要作用。蛋白互作网络及注释分析显示SpG6P1E可能通过参与糖合成和糖代谢等一系列过程进而影响羽毛针禾可溶性糖的含量。本研究结果为深入研究SpG6P1E基因的功能及其调控植物组织发育和适应逆境的机制奠定了基础。

沙漠植物羽毛针禾(Stipagrostis pennata)糖转运蛋白基因SpSWEET3的克隆与表达

糖转运蛋白(SWEET)在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。本研究旨在克隆和分析羽毛针禾(Stipagrostis pennata)糖转运蛋白SpSWEET3基因的表达特征,为进一步探究其影响羽毛针禾根部沙套发育的机制及功能奠定基础。利用分子克隆技术克隆获得羽毛针禾SpSWEET3基因的全长开放读码框序列;利用生物信息学方法分析SpSWEET3基因的理化性质;利用qRT-PCR分析基因的表达特征;利用激光共聚焦显微镜观察分析其亚细胞定位。从羽毛针禾中克隆获得576 bp的SpSWEET3基因的全长开放阅读框,该基因编码一个含有191个氨基酸的碱性强疏水性蛋白,相对分子质量为21.619 kD。SpSWEET3属于PQ-loop超家族并含有典型的MtN3_slv结构域,发挥催化胞内糖外排的功能。亚细胞定位分析显示该基因定位于质膜,暗示其可能作为跨膜蛋白发挥功能。qRT-PCR结果显示SpSWEET3基因在羽毛针禾根组织中具有较高的累积表达,表明其对于沙套发育的重要作用;SpSWEET3基因的表达显著受到PEG干旱胁迫的诱导表达,表明其对于干旱适应的重要作用。蛋白质相互作用分析显示SpSWEET3可能通过与参与维持核酸结构稳定、转录因子、跨膜转运等蛋白质相互作用进而发挥转运糖的作用。本研究结果为深入研究SWEET基因的功能及其调控植物组织发育和适应逆境的机制奠定了基础。