棉花精氨酸脱羧酶基因GhADC1克隆与表达分析

以抑制性消减杂交(SSH)文库序列为基础,采用生物信息学和RT-PCR方法从陆地棉中克隆出精氨酸脱羧酶基因,命名为GhADC1,GenBank登录号为KC851856。该基因全长2954 bp,其中5'非翻译区477 bp,具有多个参与胁迫响应的顺式作用元件和一个编码8个氨基酸的微型编码序列(uORF);主编码区(mORF)2181 bp,共编码726个氨基酸,其中N端具有叶绿体定位信号肽。推测的GhADC1蛋白具有PLP结合位点及Orn/Dap/Arg脱羧酶的信号位点,属于典型的III型PLP依赖型精氨酸脱羧酶家族成员。荧光定量RT-PCR结果表明,正常条件下,GhADC1在叶片中表达量高于茎和根部组织,且在抗黄萎病品种冀棉20中的表达水平高于耐病品种中521;黄萎病菌胁迫能够快速诱导抗病品种根部GhADC1表达,而在耐病品种中未见明显差异,推测在抗病品种中GhADC1可能参与根部对黄萎病菌胁迫的早期应答。

鸭梨PbADC基因的鉴定及在果心褐变中的表达

为探究精氨酸脱羧酶(ADC)在鸭梨果心褐变中的调控作用,以鸭梨为材料,对ADC进行鉴定、蛋白生物信息学分析以及基因表达模式分析。结果表明:成功鉴定1个PbADC基因,该基因开放阅读框(ORF)为2193 bp,编码蛋白730个氨基酸残基。系统发育分析表明PbADC蛋白与杜梨、苹果、秋子梨×西洋梨和湖北海棠ADC亲缘关系较近,同源比对结果显示PbADC蛋白包含完整的Orn_Arg_deC_N结构域、精氨酸脱羧酶家族2-磷酸吡哆醛结合位点和2个重要的酶活位点。生物信息学分析显示PbADC为亲水性不稳定蛋白,蛋白分子质量78.403 ku,理论等电点5.23。二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,不含信号肽和跨膜结构。急速降温处理组的鸭梨果心褐变指数大于缓慢降温处理组。荧光定量PCR及酶活分析结果表明,在鸭梨褐变发生过程中,PbADC基因的表达量出现先升后降的趋势,其表达量与ADC酶活力的变化相吻合。本研究明确了PbADC蛋白的生物信息学特性及PbADC基因在贮藏期间的差异表达,为今后深入开展鸭梨采后果心褐变发生机制研究提供了理论基础。

甘蓝型油菜BnADC基因的克隆及原核表达

利用同源克隆和RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术从甘蓝型油菜中克隆到精氨酸脱羧酶(Arginine decarboxylase,ADC)基因cDNA全长序列,命名为BnADC。BnADC全长为2 649bp,包含344bp的5'非翻译区(5'Untranslated region,5'-UTR)、226bp的3'非翻译区(3'Untranslated region,3'-UTR)和2 079bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),编码75.1kD的蛋白质。5'-UTR中含有12bp的uORF(Upstream open readingframe),编码MIRE 4个氨基酸。氨基酸同源性比对表明,BnADC蛋白与其他植物ADC蛋白具有很高的相似性,与芥菜的同源性高达93%;系统进化树分析表明,BnADC与芥菜、拟南芥的ADC亲缘关系较近。在获得全长cDNA的基础上,构建融合表达载体pET30a(+)-BnADC,转化大肠杆菌(Escherichia coli)表达菌株BL21(DE3),SDS-PAGE检测到一个约81.1kD的融合蛋白被E.coil表达,且融合蛋白主要存在于菌体沉淀中。

甘蓝型油菜ADC基因片段的克隆及序列分析

【目的】克隆甘蓝型油菜精氨酸脱羧酶(ADC)基因的cDNA片段,为进一步获得ADC基因全长及研究其的生物学功能奠定基础。【方法】以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)品种中双6号的花蕾为材料,设计简并引物,采用同源克隆法扩增ADC基因的cDNA片段。【结果】成功扩增获得8个不同的ADC基因拷贝,按长度将其分为1011、999、981bp3类,8个拷贝核苷酸序列之间的同源性为81%～99%,其推导氨基酸序列之间的同源性为86%～99%。1011bp片段包含3种不同的序列S1～S3,序列间存在9个单核苷酸多态性(SNP)位点。999bp序列包含S4和S5,具有3个SNP位点,两个区段出现连续碱基缺失。981bp序列包含S6～S8,发现14个SNP位点,且第67位核苷酸出现无义突变,4个区段发生碱基缺失。序列S4～S8共同缺失第632～634、642～650位的核苷酸小片段。氨基酸同源比对和系统进化分析结果表明,8个不同ADC基因拷贝与芥菜(Brassica juncea L.)、拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)、盐芥(Thellungiella halophila L.)等物种的ADC基因同源性高,亲缘关系近。【结论】所获得的8个基因拷贝即为来自于甘蓝型油菜ADC基因的片段。