草菇cat1基因序列分析及其低温胁迫下定量表达研究

为了探讨草菇过氧化氢酶cat1基因在低温胁迫下的变化情况,进一步了解草菇低温自溶的相关机制。本研究首先对草菇过氧化氢酶cat1基因的序列进行分析,并以低温敏感型菌株V23与耐低温型菌株VH3为实验材料,比较了低温胁迫下过氧化氢酶cat1基因在草菇不同菌株中的相对表达量差异。结果表明:草菇cat1基因的c DNA序列包含2274bp的开放阅读框,编码1个由757个氨基酸残基组成的蛋白质;对该基因蛋白质翻译产物Cat1进行的生物信息学分析表明,草菇与灰盖鬼伞、褐腐菌、双孢蘑菇、粉孢革菌、毛韧革菌等亲缘关系都很近,草菇的Cat1较为保守,且序列中存在着一个过氧化氢酶功能域;低温胁迫下草菇不同菌株的cat1基因实时荧光定量PCR结果显示,在整个低温处理期间,V23和VH3菌丝中的cat1基因相对表达量均整体呈下降趋势,但在相同低温处理时间下,VH3的cat1基因相对表达量始终高于V23。研究表明,草菇cat1基因的相对高表达可能与其耐低温能力有关,这将为解决草菇保鲜过程中的低温自溶问题提供一定的理论基础。

香蕉枯萎病菌4号生理小种cat1基因敲除与表型分析

前期蛋白质组学研究发现尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Foc4)中的过氧化氢酶1(cat1)基因受到巴西蕉诱导上调表达,为研究cat1基因在Foc4侵染香蕉过程中的作用,利用同源重组方法敲除Foc4的cat1基因,并对获得的敲除突变体开展表型分析和致病性测定。结果表明:cat1基因缺失对Foc4的菌丝、孢子形态、菌落生长、抗渗透压胁迫和细胞壁选择性压力等没有影响;但引起菌株抵抗外源氧胁迫、细胞壁穿透能力、纤维素利用能力减弱和对巴西蕉的致病性减弱。显示cat1基因的产物通过清除香蕉分泌的活性氧在Foc4对香蕉的致病过程中起作用,并参与病原菌对寄主纤维素成分的代谢。此结果为进一步深入研究香蕉枯萎病菌的致病机理奠定基础。

丝瓜过氧化氢酶基因CAT1的克隆及表达分析

采用RT-PCR和RACE技术从普通丝瓜果肉中分离到1条长达1 755 bp的cDNA序列,并对其进行序列分析。结果表明,该序列包含1个1 479 bp的开放读码框（ORF）;预测编码492个氨基酸,理论分子量为56.98 kD,等电点为7.126;编码的蛋白与黄瓜（Cucumis sativus）、拟南芥（Arabidopsis thaliana）和萝卜（Raphanus sativus）同源蛋白的相似性均在92%以上,显示其高度的保守性,将基因命名为Lc CAT1,Gen Bank登录号为：KP222260。Wolf Psort预测其亚细胞定位于过氧化物酶体（Peroxisomal）内;Motif Scan分析显示,蛋白氨基酸序列344～352位和54～70位分别为过氧化氢酶近端血红素—配体及血红素活性位点特征序列,推测其属于典型过氧化氢酶类（typical catalase,t CAT）。荧光定量PCR分析显示,Lc CAT1具有组织表达特异性,在普通丝瓜品种‘福丝3号’叶片中表达量最高,将近为花、果实、根和茎中表达量的5倍。Lc CAT1在所选的6个丝瓜品种的果肉中呈差异表达,普通丝瓜中的表达量均高于有棱丝瓜;在普通丝瓜品种‘福丝3号’鲜切及采后储藏褐变过程中随时间增加而呈现上调表达趋势,且与其酶活性的变化趋势基本一致。Lc CAT1可能在丝瓜果肉褐变产生过程中发挥着一定的调控作用。