沙冬青脱水素基因的分子克隆与序列分析

摘要

脱水素(Dehydrin)是晚期胚胎发生蛋白(LEA)家族中最具特色的一组蛋白,对植物抵抗非生物逆境胁迫起到非常重要的作用。本研究从抗逆性较强的常绿阔叶灌木沙冬青中克隆出4个含有完整ORF的脱水素基因,命名为AmDHN3.2F、AmDHN5.1F、AmDHN6.2F和AmDHN7.2,并进行了相关生物信息学分析。使用DNAMAN软件预测结果显示,4个蛋白都含有一个K片段和S片段。理化性质分析表明,4种脱水素蛋白均为亲水性蛋白,其中AmDHN3.2F为碱性蛋白,AmDHN5.1F、AmDHN6.2F和AmDHN7.2为酸性蛋白;理论相对分子质量最大的是AmDHN7.2(21.42kD),最小的是AmDHN3.2F(10.69kD);理论等电点最大的是AmDHN3.2F(9.01),最小的是AmDHN6.2F(6.21)。蛋白二级和三级结构预测结果发现,4种蛋白均由3种结构组成:α-螺旋(7.50%~32.63%)、无规则卷曲(55.79%~73.00%)和延伸链(11.58%~19.50%)。采用邻接法构建系统进化树,并结合同源相似性分析发现,4种脱水素蛋白均与蒺藜苜蓿Mt DHN3和拟南芥At DHN10亲缘关系较近。利用XSTREAM软件分析结果显示,Am DHN5.1F、Am DHN6.2F和Am DHN7.2第3个蛋白序列具有串联重复单元,且主要集中在脱水素的中间部分。通过DOTTER软件生成点阵图发现,在中间区域存在大量的短片段重复,说明脱水素序列的收缩或扩张主要发生在中间部分。这些研究结果为进一步开展沙冬青DHN基因家族的功能分析奠定了基础。