高羊茅FeTOC1基因的克隆、差异表达及亚细胞定位分析

拟南芥TOC1基因是中央振荡器的重要组成部分,其编码的蛋白质TOC1通过光周期途径调控拟南芥对光照的响应。为了揭示高羊茅FeTOC1基因的生物学功能,本研究通过同源克隆获得该基因全长cDNA序列,对其在不同光照水平下的表达模式进行分析,并对其编码的蛋白质进行亚细胞定位。结果显示,高羊茅FeTOC1基因的全长cDNA序列为1557 bp,编码517个氨基酸;其编码的蛋白质N端存在大约120个氨基酸组成的非典型PR结构域,C端则存在大约50个氨基酸构成的CCT结构域;系统进化树分析显示高羊茅FeTOC1蛋白质与禾本科大麦、小麦及粗山羊草亲缘关系高达99%。将构建的目的蛋白与GFP融合表达载体注射入烟草中,发现FeTOC1主要定位在细胞核中。实时荧光定量分析发现,叶片中FeTOC1表达在长、短日照下表现出一定的昼夜节律性,表达峰值均出现在光照0~4 h;相比于持续黑暗,持续光照显著地削弱了FeTOC1表达的振荡节律;颠倒昼夜节律,FeTOC1基因的表达首先受外界昼夜交替信号的调节。综上所述,FeTOC1基因在高羊茅生物钟调节中发挥着重要作用。本研究结果为进一步探索FeTOC1基因的功能,进而培育适应短日照地区牧草新品种提供了一定的理论基础。