甘蔗Ca 2+ /H + 反向運(yùn)轉(zhuǎn)體基因的克隆與表達(dá)分析
發(fā)布時(shí)間：2021-11-07 15:19
CAX(Ca2+/H+antiporter)是植物細(xì)胞膜Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸體系的一個(gè)大類。本研究以高粱的CAX1基因（GenBank登錄號(hào)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(hào)為KT799799）。生物信息學(xué)分析顯示,ScCAX1基因全長(zhǎng)784 bp,包含1個(gè)645 bp的開(kāi)放閱讀框,編碼1個(gè)214個(gè)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(hào)肽。蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)元件多為α-螺旋,具有1個(gè)NaCaex superfamily。實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析表明,甘蔗ScCAX1基因的表達(dá)具有組織特異性,在各組織中均表達(dá),但在莖中表達(dá)量最低,葉中的表達(dá)量最高。在PEG、NaCl、SA、ABA和Me JA脅迫過(guò)程中,ScCAX1基因的表達(dá)均受到調(diào)控。其中ABA、SA和PEG脅迫下表達(dá)量上調(diào),均在脅迫24 h達(dá)到最大值。S...
【文章來(lái)源】：作物學(xué)報(bào). 2016,42(07)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)
【部分圖文】：
甘蔗ScCAX1基因的RT-PCR擴(kuò)增Fig.1RT-PCRamplificationofScCAX1geneinsugarcaneM:marker2000bp;1:RT-PCR產(chǎn)物
鞍撞淮嬖諦藕烹摹＜錘收酳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(yùn)。從圖3可以看出,第185位具有最高分值,為3.533,疏水性最強(qiáng);第195位具有最低分值,為–2.733,親水性最強(qiáng),絕大部分氨基酸都表現(xiàn)疏水性,推測(cè)甘蔗ScCAX1蛋白是一種疏水蛋白。2.2.3甘蔗ScCAX1蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)用SWISS-MODEL工具,以SMTLid:4k1c.1Chainid:A為模板對(duì)ScCAX1、水稻、粟和玉米的蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè),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(jí)空間結(jié)構(gòu)與水稻、粟和玉米蛋白的三級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析Table4SecondarystructurepredictionofsugarcaneScCAX1protein二級(jí)結(jié)構(gòu)類型Secondarystructuretype氨基酸殘基數(shù)目(個(gè))Aminoacidresiduenumber(aa)百分比Percentage(%)α-螺旋Alpha-helix10147.20延伸鏈Extendedstrand5324.77無(wú)規(guī)則卷曲Randomcoil4922.90
1078作物學(xué)報(bào)第42卷圖3甘蔗ScCAX1蛋白氨基酸疏水性/親水性預(yù)測(cè)Fig.3Predictedhydrophobicity/hydrophilicityoftheaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1protein2.2.4甘蔗ScCAX1蛋白的功能和亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)該蛋白主要作為受體,可能性為2.81,其次也可能是轉(zhuǎn)運(yùn)子(2.19)和信號(hào)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(jìn)化樹(shù)構(gòu)建甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸通過(guò)NCBI中的Blastp程序?qū)ζ溥M(jìn)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(duì)(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(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)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(jìn)化樹(shù)(圖7)表明,同屬的棕櫚
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同鎘積累基因型煙草CAX2基因克隆及序列分析[J]. 郭園園,陳江華,周慧娜,商慧文,翟妞,張艷玲. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2015(02)
[2]甘蔗CIPK基因的同源克隆與表達(dá)[J]. 黃瓏,蘇煒華,張玉葉,黃寧,凌輝,肖新?lián)Q,闕友雄,陳如凱. 作物學(xué)報(bào). 2015(03)
[3]PEG-6000模擬干旱脅迫下秋地黃瓜萌芽期抗旱性評(píng)價(jià)[J]. 張占軍. 甘肅農(nóng)業(yè)科技. 2014(05)
[4]對(duì)當(dāng)前我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)的分析與思考[J]. 馬改艷,徐學(xué)榮. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版). 2013(06)
[5]桑樹(shù)Ca2+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體基因MCAX-1的克隆及序列與表達(dá)分析[J]. 劉趙越,童偉,張英華,方榮俊,趙衛(wèi)國(guó),李龍. 蠶業(yè)科學(xué). 2012(02)
[6]非生物逆境脅迫下植物鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制[J]. 張和臣,尹偉倫,夏新莉. 植物學(xué)通報(bào). 2007(01)
[7]水稻Ca2+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體OsCAX3的功能分析和亞細(xì)胞定位研究[J]. 祁碧菽,李春光,陳葉苗,陸平利,郝福順,沈國(guó)明,陳珈,王學(xué)臣. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展. 2005(09)
[8]鹽脅迫下鈣對(duì)水稻幼苗光合作用及相關(guān)生理特性的影響[J]. 朱曉軍,楊勁松,梁永超,婁運(yùn)生,楊曉英. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2004(10)
[9]Ca2+參與水楊酸誘導(dǎo)蠶豆氣孔運(yùn)動(dòng)時(shí)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[J]. 劉新,孟繁霞,張蜀秋,婁成后. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào). 2003(01)
[10]水楊酸與植物抗非生物脅迫[J]. 李國(guó)婧,周燮. 植物學(xué)通報(bào). 2001(03)
博士論文
[1]擬南芥AtCCX1基因的克隆、表達(dá)和功能鑒定[D]. 陳志遠(yuǎn).西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
碩士論文
[1]棉花Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的克隆與功能鑒定[D]. 許蓮.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[2]蘋(píng)果Ca2+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體活性及其基因表達(dá)特性研究[D]. 周絢.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
本文編號(hào)：3482086
【文章來(lái)源】：作物學(xué)報(bào). 2016,42(07)北大核心CSCD
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【部分圖文】：
甘蔗ScCAX1基因的RT-PCR擴(kuò)增Fig.1RT-PCRamplificationofScCAX1geneinsugarcaneM:marker2000bp;1:RT-PCR產(chǎn)物
鞍撞淮嬖諦藕烹摹＜錘收酳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(yùn)。從圖3可以看出,第185位具有最高分值,為3.533,疏水性最強(qiáng);第195位具有最低分值,為–2.733,親水性最強(qiáng),絕大部分氨基酸都表現(xiàn)疏水性,推測(cè)甘蔗ScCAX1蛋白是一種疏水蛋白。2.2.3甘蔗ScCAX1蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)用SWISS-MODEL工具,以SMTLid:4k1c.1Chainid:A為模板對(duì)ScCAX1、水稻、粟和玉米的蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè),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(jí)空間結(jié)構(gòu)與水稻、粟和玉米蛋白的三級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析Table4SecondarystructurepredictionofsugarcaneScCAX1protein二級(jí)結(jié)構(gòu)類型Secondarystructuretype氨基酸殘基數(shù)目(個(gè))Aminoacidresiduenumber(aa)百分比Percentage(%)α-螺旋Alpha-helix10147.20延伸鏈Extendedstrand5324.77無(wú)規(guī)則卷曲Randomcoil4922.90
1078作物學(xué)報(bào)第42卷圖3甘蔗ScCAX1蛋白氨基酸疏水性/親水性預(yù)測(cè)Fig.3Predictedhydrophobicity/hydrophilicityoftheaminoacidsequenceofsugarcaneScCAX1protein2.2.4甘蔗ScCAX1蛋白的功能和亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)該蛋白主要作為受體,可能性為2.81,其次也可能是轉(zhuǎn)運(yùn)子(2.19)和信號(hào)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(jìn)化樹(shù)構(gòu)建甘蔗ScCAX1蛋白的氨基酸通過(guò)NCBI中的Blastp程序?qū)ζ溥M(jìn)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(duì)(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(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)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(jìn)化樹(shù)(圖7)表明,同屬的棕櫚
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同鎘積累基因型煙草CAX2基因克隆及序列分析[J]. 郭園園,陳江華,周慧娜,商慧文,翟妞,張艷玲. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2015(02)
[2]甘蔗CIPK基因的同源克隆與表達(dá)[J]. 黃瓏,蘇煒華,張玉葉,黃寧,凌輝,肖新?lián)Q,闕友雄,陳如凱. 作物學(xué)報(bào). 2015(03)
[3]PEG-6000模擬干旱脅迫下秋地黃瓜萌芽期抗旱性評(píng)價(jià)[J]. 張占軍. 甘肅農(nóng)業(yè)科技. 2014(05)
[4]對(duì)當(dāng)前我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)的分析與思考[J]. 馬改艷,徐學(xué)榮. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版). 2013(06)
[5]桑樹(shù)Ca2+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體基因MCAX-1的克隆及序列與表達(dá)分析[J]. 劉趙越,童偉,張英華,方榮俊,趙衛(wèi)國(guó),李龍. 蠶業(yè)科學(xué). 2012(02)
[6]非生物逆境脅迫下植物鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制[J]. 張和臣,尹偉倫,夏新莉. 植物學(xué)通報(bào). 2007(01)
[7]水稻Ca2+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體OsCAX3的功能分析和亞細(xì)胞定位研究[J]. 祁碧菽,李春光,陳葉苗,陸平利,郝福順,沈國(guó)明,陳珈,王學(xué)臣. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展. 2005(09)
[8]鹽脅迫下鈣對(duì)水稻幼苗光合作用及相關(guān)生理特性的影響[J]. 朱曉軍,楊勁松,梁永超,婁運(yùn)生,楊曉英. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2004(10)
[9]Ca2+參與水楊酸誘導(dǎo)蠶豆氣孔運(yùn)動(dòng)時(shí)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[J]. 劉新,孟繁霞,張蜀秋,婁成后. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào). 2003(01)
[10]水楊酸與植物抗非生物脅迫[J]. 李國(guó)婧,周燮. 植物學(xué)通報(bào). 2001(03)
博士論文
[1]擬南芥AtCCX1基因的克隆、表達(dá)和功能鑒定[D]. 陳志遠(yuǎn).西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
碩士論文
[1]棉花Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的克隆與功能鑒定[D]. 許蓮.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[2]蘋(píng)果Ca2+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體活性及其基因表達(dá)特性研究[D]. 周絢.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
本文編號(hào)：3482086
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