十字花科植物HSP22基因同源序列的克隆与进化分析

采用PCR克隆技术,根据已报道的拟南芥的AtHSP22基因全长及其他物种同源序列设计特异引物,在十字花科植物大白菜、普通白菜、芥菜型油菜、甘蓝型油菜、花椰菜、芥菜、荠菜、萝卜3个属10个物种中成功克隆得到耐热相关基因HSP22的同源序列10条。序列比对分析表明:这些同源序列的相似性达89.3%以上,所推导的氨基酸序列相似性达92.1%以上。由进化树可直观地看出,芸薹属与荠属亲缘关系最近,首先聚为一类;其次与萝卜属、拟南芥属聚为一类。由氨基酸序列预测的高级结构存在明显差异,且无规则卷曲最多,α-螺旋均在30%以上,因而属于α结构蛋白。

油菜BnrbcS基因超表达提高拟南芥种子重量和含油量

为深入分析光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)小亚基在油菜等"绿色种子"发育过程中的作用,采用RT-PCR技术从油菜种胚中克隆了一个含Rubisco小亚基全长编码区的cDNA序列,命名为BnrbcS(GenBank登录号DQ242646)。BnrbcS编码181个氨基酸残基,其推导的氨基酸序列中包含典型的Rubisco小亚基功能域并与其他高等植物Rubisco小亚基具有很高的同源性,暗示BnrbcS基因产物与拟南芥等植物的Rubisco小亚基在结构和功能上可能十分相似。除了在叶、子叶、角果皮等光合器官中有很高表达外,BnrbcS在贮藏物质高速积累时期的未成熟油菜种子中亦有中等水平的表达,且其"钟型"表达模式与一些脂肪酸合成酶系基因的表达模式相类似。将NAPIN启动子驱动的BnrbcS种子特异超表达结构转入拟南芥,转化株系的种子含油量和种子重量有一定程度提高,显示BnrbcS在调控种子油脂等贮藏物质积累过程中具有作用。