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题名果梅PmKNAT2基因全长cDNA克隆及表达分析
被引量：4
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作者
孙海龙
宋娟
高志红
倪照君
章镇
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机构
南京农业大学园艺学院
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出处
《中国农业科学》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第17期3444-3452,共9页
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基金
中央高校基本科研业务费专项(KYZ201208)
国家自然科学基金(31101526)
江苏省自主创新项目[CX(12)2011]
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文摘
【目的】从‘大嵌蒂’果梅中克隆PmKNAT2,并对其结构特征及表达模式进行分析,为研究果梅雌蕊败育的分子机理和分子育种奠定基础。【方法】在NCBI中查找与果梅相似性很高的桃KNOPE2(KNAT2的同源基因)序列(EF093491),根据桃的KNOPE2序列设计特异引物;采用改良CTAB法提取‘大嵌蒂’果梅花芽总RNA;通过RT-PCR和RACE技术获得基因cDNA序列全长;使用DNAMAN软件进行序列拼接;利用NCBI数据库中的BLASTn和BLASTp程序进行相似性分析;通过生物信息学方法分析结构特征;用DNAMAN软件分析基因的ORF和氨基酸序列;MEGA4.0软件进行系统进化树的构建;利用Bioxm2.6推测分析蛋白分子量和等电点;根据NCBI中Conserved Domains程序进行蛋白质保守域结构预测;用ExPaSy提供的在线SOPMA程序进行蛋白质二级结构预测;构建PJIT166-PmKNAT2-GFP的融合亚细胞定位表达载体,采用基因枪法转化洋葱表皮细胞,经暗培养后在激光共聚焦显微镜下观察;利用实时荧光定量RT-PCR研究其表达模式,分析其在‘大嵌蒂’花芽发育不同时期、不同器官中的表达特性。【结果】在‘大嵌蒂’果梅中获得一个KNAT2的同源基因,命名为PmKNAT2,其cDNA全长为1 402 bp,5'UTR47 bp,3'UTR 293 bp,编码区全长为1 062 bp,编码353个氨基酸,预测蛋白质分子量为40.41 kD,理论等电点为4.85。蛋白结构分析表明该基因编码的氨基酸具有2个结构域,MEINOX结构域(KNOXⅠ和KNOXⅡ2个亚结构域)和HD(homomeodomain)结构域,属于KNOX蛋白;相似性分析发现该基因与GenBank中其它来源的KNOX蛋白序列的相似性为50%—100%;系统进化树分析显示果梅PmKNAT2与桃KNOX聚为一类,表明与其亲缘关系最近。二级结构预测结果表明PmKNAT2所编码蛋白由47.14%的α-螺旋(Alpha helix)、3.43%的β-转角(Beta turn)、3.14的β-折叠(Extended strand)和46.29%的随机卷曲(Random coil)组成。亚细胞定位结果显示该基因编码的蛋白定位于细胞核和细胞膜中。实时荧光定量RT-PCR分析表明,在‘大嵌蒂’果梅不同时期花芽中PmKNAT2的表达量存在一定差异,PmKNAT2在11月份的表达量最高,9月、10月和11月的表达量差异不明显,但与12月和1月花芽中的表达量差异明显;生长素在1月份含量最高,9、10、11月份差异不明显,其含量变化趋势与PmKNAT2表达趋势相反。对该基因表达量最高的11月份的花芽进行实时荧光定量分析发现:PmKNAT2在各种花芽中均有表达,在不完全花(雌蕊褐色、雌蕊畸形和无雌蕊)中的表达量高于完全花(雌蕊正常)。进一步分析PmKNAT2在完全花与不完全花的不同花器官中的表达量,结果表明PmKNAT2在完全花与不完全花的各部位的表达量趋势相似均为:萼片>雄蕊>花瓣,在完全花雌蕊中的表达量最低。【结论】推测PmKNAT2在雌蕊发育阶段的异常表达可能与‘大嵌蒂’果梅雌蕊败育有关。
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关键词
果梅
雌蕊败育
pmknat2
基因克隆
特征分析
表达模式
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Keywords
Japanese apricot
pistil abortion
pmknat2
gene cloning
characterization
expression pattern
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分类号
S662.4
[农业科学—果树学]
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