白菜蛋白磷酸酶2C基因BcAB11的分離與表達(dá)分析.pdf

1、植物在各個生長發(fā)育階段以及對各種環(huán)境脅迫響應(yīng)的過程中，都需要通過各種復(fù)雜的信號傳導(dǎo)途徑對生命活動進(jìn)行及時而準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)。由蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白質(zhì)的可逆磷酸化在植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和生理代謝過程中起重要的調(diào)節(jié)作用。蛋白磷酸酯酶2C(PP2C)是蛋白磷酸酶中的重要組成部分，與植物的生長發(fā)育、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及環(huán)境脅迫應(yīng)答等各種生物學(xué)過程密切相關(guān)。其中，ABI1等A類PP2C是擬南芥中ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要負(fù)調(diào)控因子，參與調(diào)節(jié)ABA誘

2、導(dǎo)的氣孔關(guān)閉和基因表達(dá)等多種信號反應(yīng)。對ABI1的性質(zhì)和功能進(jìn)行研究對深入理解ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制具有重要的意義。本研究根據(jù)擬南芥ABI1基因的序列，采用同源克隆法及RACE技術(shù)分離獲得白菜(Brassica campestrisL.ssp.chinensis Makino) BcABI1基因的全長序列，分析其序列特征并預(yù)測其蛋白質(zhì)的功能;在十字花科植物中擴(kuò)增其同源基因并進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化研究;通過實時熒光定量PCR分析該基因的時空表達(dá)特

3、征。取得了如下主要研究結(jié)果:
　　 (1)利用同源克隆及RACE技術(shù)相結(jié)合的方法分離獲得了白菜ABI1基因——BcABI1的eDNA和DNA全長序列。白菜BcABI1基因的最大開放閱讀框為1242 bp，G+C含量為53.4％，A+T含量為46.6％，編碼413個氨基酸。DNA序列中包含3個內(nèi)含子，長度分別為101bp、98bp和73bp。BcABI1蛋白含有一個PP2C的催化結(jié)構(gòu)域，其中151～159之間的氨基酸序列FFGVY

4、DGHG是非常保守的活性位點。與擬南芥AtABI1的氨基酸序列比對發(fā)現(xiàn)，兩種蛋白質(zhì)C端催化部位相似性非常高，N端延伸區(qū)則存在著顯著差異。由此推測，BcABI1與AtABI1具有相似的功能，也參與調(diào)控多種ABA信號反應(yīng)，但N端延伸區(qū)序列的差異是否會導(dǎo)致BcABI1功能的變化，還需今后進(jìn)一步的研究證實。
　　 (2)在十字花科不同種屬的23個品種植物中對ABI1同源基因進(jìn)行了擴(kuò)增，獲得其基因組序列的長度為1480～1681bp。所有

5、ABI1同源基因均含三個內(nèi)含子，具有植物PP2C基因的典型結(jié)構(gòu)特征，核苷酸序列的相似性很高，說明BcABI1基因非常保守，因此推測，BcABI1的功能較為保守，在植物生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。進(jìn)一步的序列分析發(fā)現(xiàn)，不同屬間ABI1同源基因的DNA序列差異大于屬內(nèi)序列的差異。屬內(nèi)、不同屬間氨基酸序列上的差異比核苷酸序列的差異要小得多。系統(tǒng)進(jìn)化樹結(jié)果表明，蕓薹屬與蘿卜屬的親緣關(guān)系較近，與諸葛菜屬的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，與擬南芥最遠(yuǎn)。
　

6、　 (3)利用實時定量PCR分析白菜BcABI1基因在不同組織中的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)該基因有組成型表達(dá)特點，其中，在開放花中的表達(dá)量最高，莖中表達(dá)量最低，在葉片和角果嫩中的表達(dá)量也較高，該研究結(jié)果表明，BcABI1可能在白菜整個生長發(fā)育過程中都發(fā)揮著重要的作用。ABA處理后BcABI1表達(dá)量變化明顯，表現(xiàn)為先迅速增高，在4h時表達(dá)量達(dá)到最大，而后逐漸降低至正常水平。不同濃度ABA對BcA BI1表達(dá)的影響效果不同，其中以100μmol·L