人参MFSs生物信息学分析及质体ATP/ADP转运蛋白基因转化胡萝卜的研究

摘要

质体ATP/ADP转运蛋白是真核生物中的一大腺苷酸转运系统，位于细胞的质体内膜上，负责能量的运输，为质体中的各种物质代谢反应提供能量，可影响植物中淀粉和脂质的含量等。本研究用实验室构建的吉林人参248,993 Unigenes 数据库，筛选出199条具有完整保守域的吉林人参MFS Unigenes（PgMFSs），利用生物信息学手段，分别从基因筛选、功能注释、表达分析和进化起源等方面，挖掘并分析吉林人参中的主要协同转运蛋白超家族（Major Facilitator Superfamily, MFS）。从中筛选出PgMFS060基因，并以农杆菌介导法成功转化胡萝卜，为该基因的功能验证奠定基础，研究结果如下： 1、199条PgMFSs长度大约分布在1000 bp-3000 bp之间;在Level 2水平上，一共注释到了10条GO亚功能，且富集分析显示，转运活性、膜、细胞部分、细胞器部分、膜部分这五个亚功能存在极显著差异。 2、利用NJ法绘制进化树，显示具有完整保守域的来自不同转录本下合并的141条PgMFSs被分成8个亚家族，相同家族的基因基本聚类在一起，在进化上大都具有保守性。 3、分析了PgMFSs在吉林人参14个组织部位、42个农家品种和4个年生根中的表达模式，显示PgMFSs有一定的表达活动规律，且表达具有组织特异性和时空特异性。通过构建基因间的互作网络，进一步确定了基因间的互作模式，显示超家族中的基因大都是成集团进行协同转运，参与生命代谢的表达调控。 4、PgMFS060是MFS家族成员之一，位于细胞的质体内膜上，负责能量的转运，可参与质体中的各种生理代谢反应。 5、PgMFS060与互作关系紧密的人参皂苷合成途径关键酶基因的荧光定量结果显示， PgMFS060与皂苷合成的关键酶具有一定的互作关系，且与人参皂苷Rb1、Rd和总苷极显著正向相关。 6、成功构建PgMFS060基因植物表达载体并利用农杆菌介导法转化胡萝卜，最终得到24株阳性转基因植株，阳性苗率约为31.17%。荧光定量结果显示，该基因在根茎叶三个组织部位均为上调表达，且在阳性胡萝卜苗叶片中的表达量较高，具体对代谢产物的影响有待后期检测。 7、成功驯化胡萝卜愈伤组织悬浮培养物，且阳性胡萝卜愈伤中的目的基因，在多次传代后仍稳定遗传。

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