沙柳SpsCCD7、SpsCCD8基因克隆及表达分析

摘要

类胡萝卜素裂解双加氧酶7 (CCD7)、类胡萝卜素裂解双加氧酶8 (CCD8)基因对于植物的侧枝及侧根生长有着重要的影响。本研究以沙柳为研究材料,克隆获得CCD7、CCD8基因序列,进行了生物信息学分析、组织表达特异性及预测分析,为沙柳CCD7、CCD8基因的功能研究及利用奠定基础,丰富了木本植物中CCD基因家族的研究。根据拟南芥、黄瓜CCD7、CCD8同源基因序列,由数据库Phytozome 11获得红皮柳、毛果杨的同源序列,由沙柳中进行同源基因克隆。利用ExPASy数据库预测蛋白理化特性、氨基酸组成。利用cNLS mapper在线预测蛋白核定位信号(NLS)。采用T-COFFEE和MEGA 6.0比对SpsCCD7、SpsCCD8氨基酸序列同源性和构建系统发育树。克隆获得的CDS长分别为1 843、1 674 bp,由614、557个氨基酸残基构成,SpsCCD7、Sps CCD8蛋白无跨膜结构和信号肽区域,其理论等电点(pI)及分子量分别为7.55、6.10,69.299 5、61.981 5 kD,认定均为亲水性蛋白。系统进化树及氨基酸序列比对分析表明,SpsCCD7、SpsCCD8与毛果杨和红皮柳亲缘关系最高,且SpsCCD7、SpsCCD8与毛果杨、红皮柳、水稻等植物的CCD7、CCD8基因之间具有三个RPE65基因家族的典型保守区域Motif region,其隶属于CCD蛋白家族,但在序列末端也存在一定差异。在定量分析中,沙柳SpsCCD7、SpsCCD8基因在各组织(根,花,叶,芽,茎尖,嫩茎)均有表达,SpsCCD7基因在茎尖中表达量最高,SpsCCD8基因在根中表达量最高。其组织特异性表达与其他木本植物存在一定差异,这种表达差异可能与沙柳本身为灌木木本植物相关。本研究克隆获得了沙柳CCD7、CCD8基因,隶属CCD基因家族,为进一步探索木本植物CCD基因家族对分枝的调控机理奠定了基础,为未来培育丛生枝较多、可增加地表郁闭度的生态应用型沙柳品系,奠定生物学研究基础。