怀玉山三叶青TOM2BisoformX1基因克隆和功能分析

为揭示怀玉山三叶青TOM2BisoformX1(tobamovirusmultiplicationprotein2BisoformX1)的生物学功能提供理论依据,本研究通过怀玉山三叶青试管苗转录组数据库筛选到怀玉山三叶青TOM2BisoformX1基因的核心片段,利用RT-PCR技术克隆了该基因,并采用生物信息学、转基因瞬时表达和实时定量PCR方法对其进行序列分析、亚细胞定位、组织表达分析和功能分析。结果表明,怀玉山三叶青TOM2BisoformX1基因cDNA总长度为432bp,G+C含量为50.46%;编码143个氨基酸,分子量15392.36Da,等电点7.87,为亲水性蛋白;二级结构由α-螺旋(50.35%)、β-片层(2.10%)、无规则卷曲(47.55%)构成;三级结构为单体;预测怀玉山三叶青TOM2BisoformX1主要存在于细胞核中;怀玉山三叶青TOM2BisoformX1与葡萄(Vitis vinifera)TOM2BisoformX1(GenBank:XP_010664025.1)的同源性最高,达到83.92%。通过烟草叶片亚细胞定位分析表明,TOM2BisoformX1定位于细胞质和细胞核中。实时定量PCR结果显示,TOM2BisoformX1基因在怀玉山三叶青两个栽培种中的表达存在器官特异性,‘怀玉2号’和‘怀玉1号’均在叶中表达量最高;TOM2BisoformX1转基因阳性烟草的三叶青花叶病毒表达量显著高于TOM2BisoformX1转基因阴性烟草;与转基因阴性烟草相比,转基因阳性烟草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)及电子传递效率(ETR)显著下降,而非光化学淬灭系数(NPQ)显著上升。怀玉山三叶青TOM2BisoformX1具有典型TOM2BisoformX1的结构特征,氨基酸序列及核酸序列与同源物种相似度高,进化上高度保守,且可促进三叶青烟草花叶病毒的增殖,降低植株的光合作用效率。