杉木ClLSMT基因的克隆及其对不同光质与非生物胁迫的响应

【目的】研究杉木核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基甲基转移酶基因(ClLSMT)对不同光质及非生物胁迫的响应,为探索ClLSMT基因在木材发育和抗性生长上的分子机制提供参考。【方法】以杉木优良无性系‘洋020’一年生幼苗为材料克隆ClLSMT基因并进行生物信息学分析,再利用RT-qPCR技术进行ClLSMT基因组织特异性、不同光质和非生物胁迫响应的表达分析。【结果】克隆得到ClLSMT基因,其编码蛋白含有480个氨基酸;蛋白质理论等电点为4.82,不稳定系数为50.58,是一类亲水性不稳定酸性蛋白,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,分别占43.75%和39.17%。杉木ClLSMT蛋白具有典型的SET_RBCMT结构域和Rubis-subsbind结构域。系统进化树说明杉木ClLSMT蛋白与北美红杉、火炬松和欧洲冷银杉同源性较高,亲缘关系较近。RT-qPCR结果表明,ClLSMT基因在杉木叶中高表达,约为茎和根的38倍和1 147倍。白光、红光、蓝光处理90 d ClLSMT基因表达量均达到最高,分别是对照组的17、9和3.8倍;而红蓝光处理则在150 d后达到最高,是对照组的12倍。ClLSMT基因在4℃低温、5%PEG干旱胁迫、50 mmol/L NaCl盐胁迫等处理下相对表达量分别显著高于35℃高温、25%PEG干旱和250 mmol/L NaCl盐胁迫等处理下的相对表达量。【结论】研究克隆并鉴定了杉木ClLSMT基因,分析ClLSMT基因所编码蛋白的理化性质和结构,揭示杉木ClLSMT基因在不同光质中的表达情况以及受轻度非生物胁迫诱导高表达的响应,为杉木育苗的光质选择和抗性生长提供理论依据。