沙冬青AmLEA5基因的生物信息学分析及非生物胁迫下的表达模式

对用固相扣除杂交方法从低温驯化沙冬青克隆得到的AmLEA5基因进行表达模式分析和生物信息学分析,表明该基因编码一种第5族胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA),全长693 bp,含有1个297 bp的开放阅读框,编码98个氨基酸,预测Am-LEA5的分子量为10.6 kDa,是一种亲水性蛋白,有多个磷酸化位点。密码子偏好性分析表明该基因略偏好于用A或T结尾的密码子。系统发生分析表明,AmLEA5蛋白与蒺藜苜蓿LEA(ACJ84182.1)亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示AmLEA5的表达量在低温、干旱、盐和热胁迫条件下均有上调,尤其在低温胁迫后期富集量最高。亚细胞定位表明,用YFP标记的AmLEA5位于细胞质和细胞核内。一系列试验结果表明AmLEA5基因在沙冬青抵御非生物胁迫,尤其是在抵御低温胁迫机制中发挥重要作用。

沙冬青脱水素基因的分子克隆与序列分析

脱水素(Dehydrin)是晚期胚胎发生蛋白(LEA)家族中最具特色的一组蛋白,对植物抵抗非生物逆境胁迫起到非常重要的作用。本研究从抗逆性较强的常绿阔叶灌木沙冬青中克隆出4个含有完整ORF的脱水素基因,命名为AmDHN3.2F、AmDHN5.1F、AmDHN6.2F和AmDHN7.2,并进行了相关生物信息学分析。使用DNAMAN软件预测结果显示,4个蛋白都含有一个K片段和S片段。理化性质分析表明,4种脱水素蛋白均为亲水性蛋白,其中AmDHN3.2F为碱性蛋白,AmDHN5.1F、AmDHN6.2F和AmDHN7.2为酸性蛋白;理论相对分子质量最大的是AmDHN7.2(21.42kD),最小的是AmDHN3.2F(10.69kD);理论等电点最大的是AmDHN3.2F(9.01),最小的是AmDHN6.2F(6.21)。蛋白二级和三级结构预测结果发现,4种蛋白均由3种结构组成:α-螺旋(7.50%~32.63%)、无规则卷曲(55.79%~73.00%)和延伸链(11.58%~19.50%)。采用邻接法构建系统进化树,并结合同源相似性分析发现,4种脱水素蛋白均与蒺藜苜蓿Mt DHN3和拟南芥At DHN10亲缘关系较近。利用XSTREAM软件分析结果显示,Am DHN5.1F、Am DHN6.2F和Am DHN7.2第3个蛋白序列具有串联重复单元,且主要集中在脱水素的中间部分。通过DOTTER软件生成点阵图发现,在中间区域存在大量的短片段重复,说明脱水素序列的收缩或扩张主要发生在中间部分。这些研究结果为进一步开展沙冬青DHN基因家族的功能分析奠定了基础。