CAX(Ca²⁺/H⁺antiporter)是植物細(xì)胞膜Ca²⁺主動運輸體系的一個大類。本研究以高粱的CAX1基因（GenBank登錄號為XM₀02441593）為探針,利用電子克隆并結(jié)合RT-PCR技術(shù),獲得甘蔗CAX1基因的1條cDNA序列,命名為Sc CAX1（GenBank登錄號為KT799799）。生物信息學(xué)分析顯示,ScCAX1基因全長784 bp,包含1個645 bp的開放閱讀框,編碼1個214個氨基酸的蛋白質(zhì)。ScCAX1蛋白被定位于葉綠體類囊體膜,為穩(wěn)定的疏水性蛋白,不存在信號肽。蛋白二級結(jié)構(gòu)元件多為α-螺旋,具有1個Na_Ca_ex superfamily。實時熒光定量PCR分析表明,甘蔗ScCAX1基因的表達具有組織特異性,在各組織中均表達,但在莖中表達量最低,葉中的表達量最高。在PEG、NaCl、SA、ABA和Me JA脅迫過程中,ScCAX1基因的表達均受到調(diào)控。其中ABA、SA和PEG脅迫下表達量上調(diào),均在脅迫24 h達到最大值。S... 

【文章來源】：作物學(xué)報. 2016,42(07)北大核心CSCD

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甘蔗ScCAX1基因的RT-PCR擴增Fig.1RT-PCRamplificationofScCAX1geneinsugarcaneM:marker2000bp;1:RT-PCR產(chǎn)物

鞍撞淮嬖諦藕烹�。煎N收酳cCAX1蛋白為非分泌蛋白,在細(xì)胞質(zhì)中合成后不能被轉(zhuǎn)運。從圖3可以看出,第185位具有最高分值,為3.533,疏水性最強;第195位具有最低分值,為–2.733,親水性最強,絕大部分氨基酸都表現(xiàn)疏水性,推測甘蔗ScCAX1蛋白是一種疏水蛋白。2.2.3甘蔗ScCAX1蛋白三級結(jié)構(gòu)預(yù)測用SWISS-MODEL工具,以SMTLid:4k1c.1Chainid:A為模板對ScCAX1、水稻、粟和玉米的蛋白三級結(jié)構(gòu)進行預(yù)測,序列同源性分別為39%、39%、39%和40%。如圖4所示,甘蔗ScCAX1蛋白的三級空間結(jié)構(gòu)與水稻、粟和玉米蛋白的三級結(jié)構(gòu)均以α-螺旋為主。圖2同源克隆獲得的甘蔗ScCAX1基因的cDNA序列及其推導(dǎo)的氨基酸序列(*終止密碼子)Fig.2NucleotidesequenceanddeducedaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1geneobtainedbyhomologycloning(*stopcodon)黑色框部分為特異性引物在基因序列中的位置。Thesequencefragmentcomplementarytoprimerishighlightedinblackbox.表4甘蔗ScCAX1蛋白二級結(jié)構(gòu)預(yù)測分析Table4SecondarystructurepredictionofsugarcaneScCAX1protein二級結(jié)構(gòu)類型Secondarystructuretype氨基酸殘基數(shù)目(個)Aminoacidresiduenumber(aa)百分比Percentage(%)α-螺旋Alpha-helix10147.20延伸鏈Extendedstrand5324.77無規(guī)則卷曲Randomcoil4922.90

1078作物學(xué)報第42卷圖3甘蔗ScCAX1蛋白氨基酸疏水性/親水性預(yù)測Fig.3Predictedhydrophobicity/hydrophilicityoftheaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1protein2.2.4甘蔗ScCAX1蛋白的功能和亞細(xì)胞定位預(yù)測該蛋白主要作為受體,可能性為2.81,其次也可能是轉(zhuǎn)運子(2.19)和信號傳感器(2.03)。甘蔗ScCAX1蛋白可能定位于葉綠體類囊體膜(71.2%)上,其次是細(xì)胞質(zhì)膜(60.0%),再次是線粒體內(nèi)膜(53.8%)。2.2.5甘蔗ScCAX1蛋白的保守結(jié)構(gòu)域分析如圖5所示,甘蔗ScCAX1蛋白隸屬的家族為Na_Ca_exsuperfamily,具有Na+/Ca2+交換蛋白結(jié)構(gòu)域,即Na_Ca_ex(sodium/calciumexchangerprotein)結(jié)構(gòu)域。2.2.6甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸序列同源性分析和系統(tǒng)進化樹構(gòu)建甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸通過NCBI中的Blastp程序?qū)ζ溥M行同源性分析,可知該蛋白與玉米(Zeamays|ACF84781.1|)、粟(Setariaitalica|XP004960984.1|)、小麥(Triticumurartu|EMS64041.1|)、山羊草(Aeqilopstauschii|EMT05522.1|)、二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon|XP003581596.1|)、水稻(O.sativajaponicaGroup|NP001056506.1|)、油棕(Elaeisquineensis|XP010927362.1|)和海棗(Phoenixdactylifera|XP008793971.1|)蛋白的氨基酸序列相似性分別為93%、93%、88%、87%、86%、79%、77%和74%。氨基酸序列多重比對(圖6)表明,甘蔗ScCAX1蛋白與玉米和粟的氨基酸相似性最高,為93%,而與小麥、山羊草、二穗短柄草等相似性較低。圖4甘蔗、玉米、水稻和粟CAX1蛋白三級結(jié)構(gòu)預(yù)測Fig.4PredictedthirdstructureofCAX1proteininSaccharumspp.hybrids,Zeamays,Oryzasativa,andSetariaitalica圖5甘蔗ScCAX1蛋白的保守結(jié)構(gòu)域分析Fig.5ConserveddomainpredictionofsugarcaneScCAX1protein進化樹(圖7)表明,同屬的棕櫚

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