毛竹8个BRL基因结构及表达模式分析

摘要

目的：油菜素内酯(Brassinolide,BL)是一种高效的植物激素,能够调控植物的生长发育和光形态建成,尤其是对单子叶植物细胞径向延长起关键性作用.油菜素内酯受体激酶是唯一的BL信号识别受体,其表达量升高有助于提高BL利用率.本研究旨在通过对毛竹油菜素内酯受体激酶同源基因PeBRLs的结构特点,蛋白质性质和表达特征进行分析,以期为揭示其在毛竹快速生长发育阶段茎秆伸长中的作用提供参考依据. 方法：以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中油菜素内酯受体激酶基因序列为诱饵,应用同源比对的方法获取毛竹(Phyllostachys edulis)中PeBRLs基因信息.采用生物信息学方法分析基因结构、蛋白质理化性质、亚细胞位置预测、保守结构域和进化关系等,应用荧光定量PCR分析PeBRLs在毛竹不同组织和不同发育阶段笋中的表达模式. 结果：结果表明,在毛竹基因组中共获得8条BL受体激酶基因同源序列,属于4个亚家族,BRL1(PeBRL1-1和PeBRL1-2)、BRL2(PeBRL2-1)、BRL3(PeBRL3-1)与BRL4(PeBRL4-1、PeBRL4-2、PeBRL4-3和PeBRL4-4).8个PeBRLs编码氨基酸的长度介于858aa～1224aa之间,分子量为92kDa～130kDa.PeBRLs结构相对保守,除PeBRL1-1具有两个跨膜结构域外,其它均只有一个跨膜结构域;其激酶区均具有BL受体激酶特有的3个保守结构域(ATP结合位点、多肽底物结合位点和活性环结构).8个PeBRLs全部定位在细胞膜上,属于典型的膜嵌合蛋白.实时定量PCR结果显示,每个亚家族成员基因的组织特异性表达模式基本一致,但不同亚家族之间差异明显;在不同高度的竹笋中,PeBRLs的表达呈现为4种变化趋势,即先上升后下降再上升(PeBRL1-1、PeBRL1-2、PeBRL2-1和PeBRL4-4)、先上升之后下降(PeBRL3-1)、先下降之后上升(PeBRL4-1)和持续下降(PeBRL4-2和PeBRL4-3). 结论：8个PeBRLs的基因结构、表达模式均存在差异,表明它们在毛竹不同组织以及笋的不同发育阶段可能发挥着不同的作用.