青杄生长素抑制蛋白基因PwARP-1的克隆及表达分析

从青杄的cDNA文库中筛选出一个生长素抑制蛋白基因PwARP-1(Auxin-repressed protein 1),并通过RACE-PCR技术获得PwARP-1 cDNA全长。生物信息学分析显示,PwARP-1基因编码155个氨基酸残基的蛋白,分子量为17.1 kD,理论等电点为10.07,富含无规则卷曲。以多年生青杄和青杄幼苗为研究材料,通过RT-qPCR技术检测PwARP-1的组织特异性表达、激素的响应模式及种子萌发过程中的表达量模式。结果表明,PwARP-1在青杄各个组织中均有表达,在花粉中表达量最高,在种子中的表达量最低。PwARP-1在种子萌发过程中表达量呈先上升,在第10天表达量达到最高后开始下降。进一步试验表明,PwARP-1能响应多种逆境胁迫和激素处理。在赤霉素(GA)和生长素(IAA)处理下PwARP-1的表达量被抑制。在干旱胁迫和油菜素内酯(BR)激素处理下PwARP-1的表达量逐渐升高,而在在盐胁迫、茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)等激素处理下PwARP-1的表达量先下降后上升。这些结果显示PwARP-1可能参与了植物种子萌发、多种逆境胁迫和激素响应过程。

青杄分子伴侣PwTCP-1基因的克隆及表达分析

分子伴侣TCP-1在调节植物生长发育过程中具有重要作用,但在林木生长发育及对非生物逆境胁迫响应机制方面的研究较少。从青杄c DNA文库中筛选出1个分子伴侣PwTCP-1(T-complex polypeptide 1)片段,通过RACE-PCR技术获得PwTCP-1的末端序列,经过与EST序列拼接,获得PwTCP-1c DNA全长序列。使用clustalx、Mega5.0、DNAMAN和Expasy等工具对PwTCP-1的理化性质、二级结构和三级结构进行生物信息学分析。结果显示,PwTCP-1c DNA全长为2024 bp,开放阅读框1 605 bp,编码534个氨基酸残基的蛋白质,其理论分子质量为59.2k Da,理论等电点为6.12,富含α-螺旋。通过RT-q PCR技术检测了PwTCP-1组织特异性表达、激素响应模式及在种子萌发过程中表达量变化。结果表明:PwTCP-1在青杄各个组织中均有表达,在花粉中表达量最高,在茎中表达量最低;PwTCP-1表达量随着种子萌发先上升,在第4天达到最高,之后缓慢下降。PwTCP-1能响应多种激素处理。油菜素内酯(brassinolide,BR)和赤霉素(gibberellin,GA)分别处理后,PwTCP-1的表达量均显著降低,而茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)处理后该基因表达量极显著升高。这些结果显示,PwTCP-1可能参与植物种子萌发过程并响应了多种激素反应过程。

青杆PwUSP1基因的克隆及表达模式分析

广泛逆境胁迫蛋白(universal stress protein,USP)在非生物胁迫响应中起重要作用,但在植物中其功能还大部分未知。本研究通过BLAST分析青杆EST文库,得到USP基因的EST序列,通过RACE PCR方法获取USP基因的末端序列,经过与EST序列拼接得到USP基因的cDNA全长序列,命名为PwUSP1。分析发现PwUSP1全长cDNA为1 167 bp,编码区为519bp,编码172个氨基酸残基。生物信息学分析显示,PwUSP1编码的蛋白相对分子质量为19.07 kDa,理论等电点为6.38,为非跨膜的亲水性蛋白。PwUSP1具有USP家族典型的UspA结构域和ATP结合位点G-(2X)-G-(9X)-G(S/T)。半定量RT-PCR与RT-qPCR分析表明,PwUSP1在青杆的根、茎、针叶、花粉、种子中均有表达,在根和花粉中表达量较高。同时,PwUSP1受干旱和盐胁迫的诱导表达上调,均在处理6 h后表达量较高,推测该基因可能在青杆逆境胁迫响应中发挥作用。