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大蒜植物络合素合酶基因转化对酵母重金属抗性的提高(英文) 被引量:16
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作者 姜瑛楠 冯保民 +1 位作者 张海燕 麻密 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期659-664,共6页
重金属污染是全球面临的亟待解决的生态问题。利用植物对重金属的富集作用来清除环境重金属污染即植物修复已成为重要的环境生物技术之一。这一技术的长远发展有赖于在重金属富集或耐受中起关键作用的基因的克隆和应用。植物络合素是植... 重金属污染是全球面临的亟待解决的生态问题。利用植物对重金属的富集作用来清除环境重金属污染即植物修复已成为重要的环境生物技术之一。这一技术的长远发展有赖于在重金属富集或耐受中起关键作用的基因的克隆和应用。植物络合素是植物体内一类重要的对重金属起螯合作用的多肽, 其合成受植物络合素合酶的催化。该文取得了如下研究结果:1)通过原子吸收测定表明,在大蒜(Allium sativum)的根部可以积累3 000 mg·kg-1的重金属镉;2)将克隆的大蒜植物络合素合酶基因(AsPCS)置于酵母表达启动子之下,构建酵母表达载体,并将其分别转入了因CUP1和acr3基因缺失而对重金属镉和砷敏感的酵母突变体菌株后,发现来自大蒜的AsPCS基因的表达使酵母CUP1缺失菌株对镉的耐受性提高了4倍, acr3缺失菌株对砷的耐受性提高了两倍;3)表达AsPCS基因酵母的生长模式证实了AsPCS基因的表达是酵母对重金属耐受性提高的原因。这些结果暗示, 大蒜植物络合素合酶基因在大蒜对重金属的抗性及大蒜根部对镉的积累中起关键作用,可作为重要的基因元件应用到修复污染的植物基因工程中。 展开更多
关键词 重金属污染 大蒜 植物络合素合酶 基因转化 酵母 植物修复
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毛白杨植物络合素合酶(PtPCS)基因克隆及其表达研究 被引量:7
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作者 柳玉霞 王晓桐 +3 位作者 苏旭东 代亮 张志毅 徐吉臣 《分子植物育种》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期174-183,共10页
植物络合素(PCs)是植物细胞中一类螯合重金属离子的多肽,对细胞解毒和重金属的富集有重要的作用。植物络合素合酶(PCS)是合成PCs途径中的关键酶。本研究克隆了毛白杨的植物络合素合酶基因PtPCS,该基因cDNA序列全长1512bp,可编码503个氨... 植物络合素(PCs)是植物细胞中一类螯合重金属离子的多肽,对细胞解毒和重金属的富集有重要的作用。植物络合素合酶(PCS)是合成PCs途径中的关键酶。本研究克隆了毛白杨的植物络合素合酶基因PtPCS,该基因cDNA序列全长1512bp,可编码503个氨基酸;与其它8种植物同源基因比对显示,它们的氨基酸序列相似性在67%~74.1%之间;构建进化树发现,这9种植物明显的分为两大分支,并且两大分支PCS蛋白的高级结构显示出明显的差异,一种呈月牙状,一种为伞状,重金属超富集植物均为月牙状结构。对毛白杨在不同镉浓度处理下PtPCS基因的表达情况分析发现,毛白杨根、茎、叶中PtPCS基因均表现出先升高后缓慢降低的表达趋势,并且在同一镉浓度处理下,毛白杨不同器官PtPCS基因的表达具有规律性,即根表达量最强,茎次之,叶片最弱。研究结果不仅为植物育种提供了重要的基因资源,也为剖析毛白杨的镉抗性和富集特性的研究奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 毛白杨 植物络合素合酶(PCS) 基因克隆 基因结构 基因表达
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番茄植物络合素合酶基因全长cDNA的克隆及其表达特点 被引量:10
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作者 李慧 丛郁 常有宏 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期136-142,共7页
为从分子水平上揭示PCS基因在番茄重金属螯合解毒过程中的作用机制,该研究以番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)品种苏红2003幼苗eDNA为模板,根据NCBI上登录的其他植物的植物络合素合酶基因保守区设计简并引物,利用RT—PCR和RAC... 为从分子水平上揭示PCS基因在番茄重金属螯合解毒过程中的作用机制,该研究以番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)品种苏红2003幼苗eDNA为模板,根据NCBI上登录的其他植物的植物络合素合酶基因保守区设计简并引物,利用RT—PCR和RACE技术,克隆番茄植物络合素合酶基因cDNA全长,进一步利用半定量RT—PCR,探讨不同重金属处理后该基因在番茄不同器官中的表达情况。结果显示:番茄植物络合素合酶基因(LePCSl)的eDNA序列长度为1878bp,5’非编码区长113bp,3’非编码区长256bp。推导该基因编码503个氨基酸组成的蛋白,其相对分子质量为55600,等电点6.66。NCBI蛋白质比对结果显示:LePCS1由2个典型的植物络合素亚家族结构域组成,并具有19个可与金属离子结合的半胱氨酸(Cys)残基位点,其中包括4个相邻的Cys—Cys元件(90~91位、350~351位、368~369位和416~417位氨基酸)和11个单一Cys残基(56位、109位、113位、138位、144位、231位、332位、393位、396位、424位和489位氨基酸)。进化树分析表明,LePCS1与马铃薯、烟草、粉蓝烟草等茄科植物的PCS蛋白处于系统发生树的同一分支,且与马铃薯StPCS1蛋白的同源性最高(98.01%)。用含有不同浓度CdCl2·2.5H2O或CuSO4·5H2O的1/2Hoagland营养液[pH(5.8+0.1)]处理番茄幼苗12h,结果表明:随着CdCI2·2.5H2O浓度的提高,LePCS1基因表达量迅速上升,且其在根中的表达量高于叶片,但CuSO4·5H2O对其表达并无明显促进作用。因此认为LePCS1为番茄植物络合素合酶基因,其表达受Cd^2+诱导而上升,但不受Cu^2+影响,并且该基因在根中的表达量高于叶片。 展开更多
关键词 番茄 植物络合素合酶 基因克隆 表达特点
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植物络合素和植物络合素合酶的研究 被引量:8
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作者 高华 张玉秀 柴团耀 《西北植物学报》 CAS CSCD 2001年第4期779-790,共12页
植物络合素 ( Phytochelatins,PCs)是由于重金属离子诱导而在植物体内合成的一类小分子多肽 ,其结构式为 ( γ- Glu- Cys) n- Gly,( n=2~ 1 1 ) ;PCs能够螯合重金属 ,从而起到对重金属解毒的作用。PCs并非基因的直接产物 ,而是由植物... 植物络合素 ( Phytochelatins,PCs)是由于重金属离子诱导而在植物体内合成的一类小分子多肽 ,其结构式为 ( γ- Glu- Cys) n- Gly,( n=2~ 1 1 ) ;PCs能够螯合重金属 ,从而起到对重金属解毒的作用。PCs并非基因的直接产物 ,而是由植物络合素合酶 ( phytochelatin syn-thase,PCS) ,以 GSH为底物催化合成的 ;植物络合素合酶基因的表达是组成型的 ,重金属离子能够活化 PCS,诱导 PCs的合成。 1 989年 ,人们首次报道得到了部分纯化的 PCS,1 0年后 ,3个研究小组分别于 1 999年同时克隆和鉴定了编码 PCS的基因 ;这些结果不仅对于研究PCs的合成途径和模型的建立及植物抗重金属机制的探讨有重要意义 。 展开更多
关键词 植物络合 重金属协迫 络合素合酶 抗性 解毒
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陆地棉植物络合素合酶基因的鉴定与功能预测 被引量:5
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作者 梅磊 李玲 +2 位作者 肖钦之 陈进红 祝水金 《棉花学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期215-223,共9页
【目的】重金属胁迫对植物的生长发育有不良影响,植物络合素合酶(Phytochelatin synthase,PCS)在植物主动防御金属毒害过程中起关键作用。本文旨在对陆地棉PCS基因的数量、结构、分布和特性进行研究。【方法】根据棉属陆地棉(Gossypium ... 【目的】重金属胁迫对植物的生长发育有不良影响,植物络合素合酶(Phytochelatin synthase,PCS)在植物主动防御金属毒害过程中起关键作用。本文旨在对陆地棉PCS基因的数量、结构、分布和特性进行研究。【方法】根据棉属陆地棉(Gossypium hirsutum,(AD)_1),以及供体种雷蒙德氏棉(G.raimondii,D_5)和亚洲棉(G.arboreum,A_2)全基因组序列信息,结合双子叶模式植物拟南芥PCS蛋白特征域结构,对陆地棉PCS基因家族成员进行全基因组鉴定,并对其进行蛋白特征鉴定、同源类别分析、基因结构预测、酶作用位点比对以及半胱氨酸(Cys,Cysteine)分布分析。[结果]陆地棉中鉴定出4个PCS基因,而在其供体种雷蒙德氏棉和亚洲棉各鉴定出2个PCS基因。3个棉属8个PCS蛋白家族成员均含有2个特有的结构域,与催化中心相关的氨基酸位点完全保守。PCS蛋白家族在进化上分属2个不同亚组,亚组Ⅰ与亚组Ⅱ在亲缘关系上分别更接近双子叶植物和线虫,2个亚组内PCS家族在基因结构、Cys分布上存在差异,其中亚组Ⅰ较亚组Ⅱ整体内含子更长,N端Cys总数和成对Cys数量更多。雷蒙德氏棉中的2个旁系同源基因外显子完整性不及亚洲棉和陆地棉。【结论】相较于亚组Ⅱ,亚组Ⅰ的棉花PCS蛋白可能具有更强的植物络合酶活性,且陆地棉及其供体种亚洲棉对重金属的耐性强于雷蒙德氏棉。本研究为进一步研究棉花PCS的功能,以及棉花耐重金属胁迫品种改良提供理论依据。 展开更多
关键词 棉花 植物络合素合酶 比较基因组学 功能预测
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湖北海棠植物络合素合酶MhPCS基因克隆及表达分析 被引量:3
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作者 姜倩倩 孙晓莉 +2 位作者 曹慧 邹岩梅 束怀瑞 《果树学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期341-347,共7页
【目的】为了探明植物络合素酶参与植物解毒重金属的作用,【方法】以湖北海棠(Malus hupehensis)为试材,克隆其植物络合素合酶基因(MhPCS)编码区序列,并研究该基因的表达特点。【结果】结果表明MhPCS基因编码区全长为1 494 bp,编码497... 【目的】为了探明植物络合素酶参与植物解毒重金属的作用,【方法】以湖北海棠(Malus hupehensis)为试材,克隆其植物络合素合酶基因(MhPCS)编码区序列,并研究该基因的表达特点。【结果】结果表明MhPCS基因编码区全长为1 494 bp,编码497个氨基酸。序列分析表明,MhPCS编码的氨基酸序列由2个典型的植物络合素合酶亚家族结构域组成,具有3个相邻的Cys-Cys元件(331-332、351-352和369-370位氨基酸)和植物络合素合酶蛋白的特征位点(Cys-56、Cys-90/91和Cys-109)。【结论】湖北海棠MhPCS与杜梨PbPCS蛋白同源性最高(94%),属于系统发生树的同一分支。MhPCS基因为组成型表达,各器官表达水平存在差异,其中根的表达量最高;100μmol.L-1CdSO4处理48 h内,MhPCS基因的表达量迅速上升;不同金属离子对其上调表达的诱导能力为:Cd2+>Cu2+>Pb2+。这为揭示重金属胁迫下湖北海棠环境适应的分子机制奠定了基础。 展开更多
关键词 湖北海棠 植物络合素合酶基因(MhPCS) 克隆 表达
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不同植物种类络合素合酶基因的特征分析 被引量:1
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作者 姜倩倩 曹慧 《北方园艺》 CAS 北大核心 2013年第21期110-116,共7页
植物络合素合酶(Phytochelatin synthases,PCS)是催化谷胱甘肽(GSH)聚合生成植物络合素(PCs)的关键酶,在缓解重金属胁迫方面具有重要作用。该研究采用ProtParam、TMHMM、SignalP、Phyre2、Pfam、Clustal X和MEGA等生物信息学在线程序及... 植物络合素合酶(Phytochelatin synthases,PCS)是催化谷胱甘肽(GSH)聚合生成植物络合素(PCs)的关键酶,在缓解重金属胁迫方面具有重要作用。该研究采用ProtParam、TMHMM、SignalP、Phyre2、Pfam、Clustal X和MEGA等生物信息学在线程序及软件,对苹果、湖北海棠和已在GenBank上登录的杜梨、拟南芥、水稻、烟草和百脉根等植物的络合素合酶(PCS)基因的核酸及氨基酸序列、理化性质、蛋白结构、系统发生树和功能域等进行了分析。结果表明:PCS蛋白氨基酸长度在465~506aa,理论等电点在5.67~7.77。PCS蛋白主要定位于细胞核中,除金鱼藻外,其它植物PCS蛋白均为不稳定蛋白。二级结构由α螺旋、无规则卷曲和延伸链等元件构成,空间结构高度相似。均具有一个植物络合素合酶(Phytochelatin)功能域,并具有3个预测的活性位点,属于植物络合素合酶蛋白家族。该研究为今后深入研究苹果中该基因的结构特征和功能提供了依据。 展开更多
关键词 植物络合素合酶 理化性质 系统进化 序列及结构分析
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植物络合素合酶及其基因研究进展 被引量:3
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作者 梅磊 朱晔 +2 位作者 肖钦之 陈进红 祝水金 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期530-538,共9页
植物络合素(phytochelatin, PC)能与重金属产生络合反应,在植物解除重金属毒害过程中起关键作用,其在生物体内的合成受植物络合素合酶(phytochelatin synthase, PCS)控制。深入研究植物络合素合酶对理解植物对抗重金属胁迫的机制,以及... 植物络合素(phytochelatin, PC)能与重金属产生络合反应,在植物解除重金属毒害过程中起关键作用,其在生物体内的合成受植物络合素合酶(phytochelatin synthase, PCS)控制。深入研究植物络合素合酶对理解植物对抗重金属胁迫的机制,以及运用基因工程手段创造工程植物来修复重金属污染环境具有重要意义。本文从PCS的双功能酶特性、基因表达和酶学特征、物种分布和亲缘关系、催化活性中心及激活模式5个方面作简要评述。PCS的主要功能为催化合成植物络合素,同时具有肽酶的副功能;PCS基因的表达是组成型的,在少数物种中,其表达也受Cd^(2+)等重金属离子诱导,而酶的活性受部分金属离子调控,其中以Cd^(2+)效果最为明显。PCS分布广泛,不是植物所独有的,在酵母、线虫等物种中同时存在,然而该酶在植物中同源性较高,在其他物种中较低,暗示其在植物对环境适应过程中具有某些重要作用。PCS的催化中心位于N-基端,其中与藻青菌中Cys70、His183和Asp201相对应的3个氨基酸在所有物种中为严格保守;PCS的重金属活化被认为与其含半胱氨酸有关,包含重金属直接接触活化和形成间接中间物活化2种假说。最后对PCS的多功能性、基因表达特性、酶激活机制及此基因的利用进行了展望,旨在为与PCS相关的研究提供参考。 展开更多
关键词 植物络合素合酶 双功能 亲缘关系 基因表达特征 活化机制
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豆梨植物络合素合酶PcPCS1基因克隆及其表达分析 被引量:12
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作者 李慧 丛郁 +3 位作者 王宏伟 盛宝龙 蔺经 常有宏 《园艺学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期880-890,共11页
以梨砧木豆梨(Pyrus calleryana Dcne.)为试材,克隆其植物络合素合酶基因(PcPCS1)的cDNA全长序列,并研究该基因的表达特点。结果表明PcPCS1 cDNA序列长度为1970bp,编码497个氨基酸,推导的氨基酸序列由两个典型的植物络合素亚家族结构域... 以梨砧木豆梨(Pyrus calleryana Dcne.)为试材,克隆其植物络合素合酶基因(PcPCS1)的cDNA全长序列,并研究该基因的表达特点。结果表明PcPCS1 cDNA序列长度为1970bp,编码497个氨基酸,推导的氨基酸序列由两个典型的植物络合素亚家族结构域组成,具有3个相邻的Cys-Cys元件(331-332、351-352和369-370位氨基酸)和植物络合素合酶蛋白的特征位点(Cys-56、Cys-90/91和Cys-109)。它与豆科植物的PCS1蛋白处于系统发生树的同一分支,且与百脉根LjPCS1蛋白的同源性最高(84%)。荧光定量RT-PCR分析结果显示:PcPCS1基因为组成型表达,各器官表达量存在差异,在20μmol·L-1CdSO4胁迫条件下,其表达量迅速上升,并且在豆梨叶中的表达量高于根;不同重金属离子对其上调表达的诱导能力为Cd2+>Zn2+>Cu2+。200μmol·L-1γ–谷氨酰半胱氨酸合成酶抑制剂丁胱亚磺酰亚胺能够显著抑制该基因的表达,补充200μmol·L-1谷胱甘肽后,其相对表达量恢复或超过单一重金属离子处理的表达水平,即豆梨植物络合素以谷胱甘肽为底物,通过γ–谷氨酰半胱氨酸合成酶途经合成。 展开更多
关键词 豆梨 植物络合素合酶 基因 克隆 丁胱亚磺酰亚胺 表达特点
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植物络合素及其合酶在重金属抗性中的功能研究进展 被引量:26
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作者 冯保民 麻密 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 2003年第6期657-661,共5页
Under heavy metal stress,higher plants initiate a set of defense responses,among which biosynthesis of phytochelatins (PCs) is important. PCs are rich in cystein and biosynthesized by phytochelatin synthase. The chemi... Under heavy metal stress,higher plants initiate a set of defense responses,among which biosynthesis of phytochelatins (PCs) is important. PCs are rich in cystein and biosynthesized by phytochelatin synthase. The chemical structure of PCs and their ability to form complexes with a large range of metal ions is clear. Up to now,these peptides are known to play an important role in both endogenous metal ion homeostasis and heavy metal ion detoxification. The mechanism of cadmium tolerance is illustrated in detail. A model of this mechanism suggested that the detoxification process of cadmium include such steps as PCs induction,transport of cadmium into the tonoplast,formation of the HMW-Cd-PCs complexes and sequestration in vacuole. At the same time,PCs also have other functions,such as detoxification of arsenic,protecting enzyme from metal ion inhibition and supplying metal ion as a cofactor to the enzyme potentially. However,a lot of questions about its biological function remain to be answered. In 1999,three independent labs isolated the genes encoding the PCs synthase. This breakthrough of plant heavy metal tolerance research gave us a chance to further study the heavy metal tolerance mechanism. All the results from the reserch of PCs have a great application potential in phytoremidation. Fig 1,Ref 展开更多
关键词 植物络合 植物络合素合酶 重金属解毒机制 重金属抗性
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苦荞FtPCS基因克隆、表达及酶活性初步分析
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作者 袁勇 陈鹏 《西北植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期419-427,共9页
该研究以Pb^(2+)诱导的苦荞(Fagopyrum tataricum)叶片转录组数据为基础,通过RT-PCR克隆,获得苦荞植物络合素合酶(Phytochelatins,PCs)基因(FtPCS);采用无缝克隆构建原核表达载体pET28a-PCS,并通过反向-HPLC结合DTNB[5,5′-二硫代双(2-... 该研究以Pb^(2+)诱导的苦荞(Fagopyrum tataricum)叶片转录组数据为基础,通过RT-PCR克隆,获得苦荞植物络合素合酶(Phytochelatins,PCs)基因(FtPCS);采用无缝克隆构建原核表达载体pET28a-PCS,并通过反向-HPLC结合DTNB[5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)]柱后衍生的方法,对纯化的FtPCS重组蛋白在Pb^(2+)存在条件下的催化活性进行初步分析,为进一步揭示FtPCS基因在苦荞重金属富集和解毒过程中的机制奠定基础。结果表明:苦荞FtPCS基因组序列全长5 456bp,包括8个外显子和7个内含子;FtPCS基因ORF序列全长1 485bp,编码494个氨基酸,预测分子量为55.10kDa。可溶性分析表明,苦荞FtPCS基因在E.coli BL21Star(DE3)中以包涵体的形式表达,采用梯度透析复性并结合钴离子螯合层析的方法获得纯化的FtPCS重组蛋白,复性的FtPCS蛋白具有催化GSH生成PC化合物的活性,而且低浓度的Pb^(2+)对其催化活性具有激活作用。 展开更多
关键词 苦荞 络合素合酶 反向-HPLC 催化活性
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植物镉富集PCS基因的生物信息学分析 被引量:1
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作者 丁亚娜 陈永坤 +2 位作者 刘海珍 赵启红 徐吉臣 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期866-873,共8页
植物络合素是植物细胞中的小分子多肽,可以螯合重金属离子并储存于液泡中,起到降低毒性和富集重金属的作用。植物络合素合酶基因(PCS)是植物络合素合成过程的关键基因,本研究对15种植物镉(Cd2+)富集相关的PCS基因序列进行了生物信息学... 植物络合素是植物细胞中的小分子多肽,可以螯合重金属离子并储存于液泡中,起到降低毒性和富集重金属的作用。植物络合素合酶基因(PCS)是植物络合素合成过程的关键基因,本研究对15种植物镉(Cd2+)富集相关的PCS基因序列进行了生物信息学分析。结果表明,PCS具有保守的外显子组成;位于PCS肽链N端的氨基酸序列一致率达到82.54%,位于C端的氨基酸序列一致率为63.37%;PCS含量最多的氨基酸为亮氨酸(11.17%),色氨酸含量最少(1.63%);PCS具有保守的催化活性中心Cys70、His176、Asp194;不同PCS基因的密码子偏好使用性差异明显,高频密码子平均数量超过9个。研究结果显示,不同PCS基因既有保守的结构组成,也显现出种属的差异,可以用于物种的分类和亲缘关系分析。研究结果为PCS基因的功能及作用机制研究提供了重要的科学依据。 展开更多
关键词 CD^2+ 植物络合素合酶 抗性 富集 生物信息学
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木薯MePCS1基因的克隆、表达分析及功能验证
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作者 梁宝娟 葛玉建 +6 位作者 侯静怡 张慧敏 任治欣 耿梦婷 王亚杰 郭建春 姚远 《热带作物学报》 2024年第11期2243-2250,共8页
植物络合素合酶(PCS)是催化植物络合素(PC)合成的关键酶,PC可通过络合作用减轻重金属对植物的毒害。土壤重金属污染增加木薯食用安全风险,对木薯络合素合酶基因MePCS1进行功能分析,对木薯重金属减控研究具有重要意义。本研究通过PCR技... 植物络合素合酶(PCS)是催化植物络合素(PC)合成的关键酶,PC可通过络合作用减轻重金属对植物的毒害。土壤重金属污染增加木薯食用安全风险,对木薯络合素合酶基因MePCS1进行功能分析,对木薯重金属减控研究具有重要意义。本研究通过PCR技术克隆了SC8木薯品种的MePCS1基因的编码区,全长为1512 bp,共编码503个氨基酸。蛋白序列分析表明:MePCS1蛋白为亲水性蛋白,含有41个磷酸化位点和2个糖基化位点,不含有信号肽。构建系统进化树发现,木薯MePCS1蛋白与橡胶树的PCS蛋白亲缘关系最近。利用qPCR技术分析表明,MePCS1基因在茎中表达量最高;在木薯块根发育过程中,MePCS1基因在块根膨大期的表达量最高;铅(Pb)胁迫诱导MePCS1基因表达。MePCS1基因能提高BY4741酵母对Pb的耐受能力。本研究结果为进一步解析MePCS1基因功能特性及其对木薯的Pb减控机制提供新的信息。 展开更多
关键词 植物络合素合酶 重金属Pb胁迫 酵母表达
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刚毛柽柳ThPCS1基因克隆与镉胁迫应答分析 被引量:1
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作者 王培龙 杨妮 +3 位作者 张傲然 唐努尔·塞力克 李爽 高彩球 《南京林业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期71-78,共8页
【目的】探究刚毛柽柳(Tamarix hispida)植物络合素合酶(phytochelatin synthase,PCS)基因ThPCS1的镉胁迫应答功能。【方法】通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对刚毛柽柳ThPCS1基因进行克隆;通过BioEdit、MEGA 5.0等软件对ThPCS1蛋白... 【目的】探究刚毛柽柳(Tamarix hispida)植物络合素合酶(phytochelatin synthase,PCS)基因ThPCS1的镉胁迫应答功能。【方法】通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对刚毛柽柳ThPCS1基因进行克隆;通过BioEdit、MEGA 5.0等软件对ThPCS1蛋白进行生物信息学分析;通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析镉(Cd)胁迫条件下ThPCS1基因在柽柳根和叶中的表达水平;构建pROKII-ThPCS1过表达载体,通过瞬时侵染技术获得转ThPCS1基因柽柳,分析比较转基因和对照柽柳Cd胁迫应答相关生理指标和生理染色情况。【结果】从刚毛柽柳转录组数据中分离出ThPCS1基因的全长转录组序列,预测该基因的开放阅读框为1581 bp,编码526个氨基酸,编码蛋白质的分子质量为130.75 ku,理论等电点pI为5.0。保守结构域的多重比对分析结果均显示ThPCS1蛋白在N端具有PCS结构域。RT-qPCR结果显示在镉胁迫条件下,ThPCS1基因在柽柳根中被诱导表达,且呈现出组织特异性的表达模式。对镉胁迫处理后的刚毛柽柳ThPCS1转基因植株和对照植株相关生理指标进行测定,结果显示,同对照植株相比,转基因植株的活性氧和镉离子含量降低,细胞膜损伤减小。【结论】刚毛柽柳ThPCS1基因在根中的表达明显受到镉胁迫诱导,可能参与了刚毛柽柳对镉胁迫的应答。本研究初步证明刚毛柽柳ThPCS1基因可能提高了转基因植物的耐镉能力,是一个耐镉分子育种的候选基因。 展开更多
关键词 刚毛柽柳 植物络合素合酶 镉胁迫 基因表达 实时荧光定量PCR
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