荸荠球茎膨大相关基因COL5的克隆及表达分析

荸荠(Eleocharis dulcis)的膨大球茎是其主要的可食部位,而参与膨大过程调控的相关基因尚不清楚。COL5(CONSTANS-Like 5)基因是COL基因家族成员之一,可能在植物储存器官发育和膨大过程中发挥重要作用。为了研究荸荠COL5在球茎膨大过程中的表达模式及可能的作用,从荸荠转录组数据库中筛选与其它植物COL基因同源性较高的转录本片段并克隆其cDNA序列以及DNA全长,进而对其进行生物信息学分析和时空表达模式分析。结果表明:克隆得到的荸荠膨大相关COL基因ORF长度为1017 bp,可编码338个氨基酸,DNA序列长1275 bp,包含1个长度为257 bp的内含子,将其命名为CwCOL5(ON934922)。生物信息学分析显示,CwCOL5蛋白分子式为C_(1592)H_(2515)N_(477)O_(508)S_(17),预测蛋白质相对分子量为37010.39 Da,理论等电点为5.89,总平均亲水值(gravy)为-0.462,不稳定系数为45.63,属亲水性不稳定蛋白质,有31个磷酸位点,无跨膜结构,无信号肽,亚细胞预测分析显示其定位于细胞核。CwCOL5含有2个B-box Zinc finger和1个高度保守CCT结构域。系统进化分析表明,CwCOL5与莲藕(Nelumbo nucifera)、拟南芥(Arabidopsis)的COL5蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,CwCOL5在叶片与荸荠皮中有较高的表达量,在球茎膨大前期表达快速上升。荸荠COL5属于典型的锌指蛋白转录因子家族,推测该基因可能参与荸荠球茎膨大过程。本研究在荸荠球茎中克隆COL5基因并分析其表达模式,为植物球茎膨大的分子机制研究提供基础。