甘蔗细胞色素b6-f复合体铁硫亚基(SoCYT)基因的克隆和表达分析

以甘蔗叶片总RNA为模板,通过RT-PCR扩增细胞色素b6-f复合体铁硫亚基基因的c DNA,采用生物信息学软件分析所克隆基因的编码蛋白特性,并用荧光定量PCR分析该基因的表达情况。结果表明：克隆得到的c DNA片段长度为796 bp,包括1个579 bp的开放阅读框,编码192个氨基酸。甘蔗与高粱CYT基因c DNA序列的同源性为94.0%,氨基酸序列同源性为99.0%;该基因推导的蛋白分子量大小为20.67KD,等电点为6.24,疏水性分值在0.50~2.11;蛋白二级结构中α-螺旋占17.19%,随机卷曲占53.12%,延伸链占21.53%,β-转角只占8.33%,Gen Bank登录号为JQ712582。实时荧光定量分析结果表明,随着甘蔗干旱胁迫时间的延长,So CYT基因表达均呈下降的趋势,PEG与PEG加Si处理的So CYT基因的表达量有显著差异,加硅可减缓So CYT基因表达的下降速度和对细胞色素b6/f复合体的结构的损伤和影响。

甘蔗Rieske Fe/S蛋白前体基因ScPetC的克隆及表达分析

细胞色素b6f复合体还原型铁硫蛋白前体(Cytochrome b6f complex Rieske Fe/S precursor protein,PetC)是由细胞核PetC基因编码的蛋白,其成熟蛋白参与构成细胞色素b6f复合体,是电子传递的重要元件。基于前期构建的受高粱花叶病毒(Sorghum mosaic virus,SrMV)侵染的甘蔗转录组数据库,从主栽甘蔗品种‘新台糖22号’叶片中成功克隆到该基因,并命名为ScPetC(GenBank登录号为MH333037.1)。生物信息学分析发现,ScPetC基因cDNA全长824bp,包含了一个678bp的开放阅读框,编码226个氨基酸。ScPetC属于PRK13473超家族,其C末端具有典型的Rieske保守结构域;蛋白理论等电点为8.19,属于稳定的、亲水性蛋白;二级结构多为无规则卷曲,三级结构预测其比其他植物PetC多出一段α螺旋结构。在本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片瞬时表达中,ScPetC定位于叶绿体、细胞质和细胞膜。尽管前人研究表明,ScPetC的表达量会受SrMV侵染的影响,不同于半夏(Pinellia ternata)PetC与大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)P1蛋白之间的互作,ScPetC不能与SrMV-P1蛋白互作,但能与甘蔗黄叶病毒(Sugarcane yellow leaf virus,SCYLV)P0蛋白互作。实时荧光定量PCR分析表明,ScPetC基因在甘蔗不同组织中均有表达,但在叶片中的表达量最高。甘蔗受脱落酸胁迫3 h时,ScPetC表达量显著上调,但是随着处理时间的延长,表达受到抑制;在茉莉酸甲酯、水杨酸、氯化铜、氯化镉和氯化钠胁迫下,ScPetC表达量均显著下调。本研究通过对ScPetC生物学功能、环境外源激素与重金属等胁迫下的表达模式及其与甘蔗病原病毒蛋白互作的初步探究,增加了对甘蔗PetC的了解,也为深入研究其在甘蔗受黄叶病毒侵染中的作用奠定基础。

环境因子对脱氯功能念珠藻Nostoc PD-2降解多氯联苯过程中基因表达的影响

以分离筛选自多氯联苯污染水稻田中的脱氯功能蓝藻Nostoc PD-2为材料,两种典型的三氯代多氯联苯PCB28和PCB30为目标污染物,在不同的氮源、碳源和培养温度条件下,研究了脱氯功能藻种Nostoc PD-2中双加氧酶基因和细胞色素b6f复合体铁硫蛋白基因的表达情况及两种基因对脱氯作用的影响.结果显示,以硝酸钠作为氮源时,与氮气氮源组相比,PCB28和PCB30降解组中的两种基因均显著上调表达,双加氧酶基因的上调倍数分别为1.9和5.7倍,铁硫蛋白基因的上调倍数分别为1.1和1.7倍;添加碳酸钠时,与对照相比,双加氧酶基因最高上调了2.2倍,铁硫蛋白基因最高上调了3.4倍;提高温度对双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的表达均有促进作用.相较于铁硫蛋白,双加氧酶基因相对表达量与PCB28和PCB30的脱氯百分比之间的相关系数分别为0.872和0.832,表明双加氧酶基因活性与功能藻种PD-2脱氯降解PCBs的相关性更高.本研究结果表明,不同环境因子可引起脱氯功能藻种Nostoc PD-2降解PCBs过程中双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的差异表达,添加碳源对降解效果的促进作用最明显,脱氯功能藻种在工程应用中采用优化的环境条件有利于提高降解效率.