芍药花分生组织决定基因(AP1)克隆、序列分析及其在不同发育时期花瓣中的表达变化规律

摘要

为进一步了解芍药(Paeonia lactiflora Pall.)花分生组织决定基因(APETALA1,AP1)的生物学功能,本研究根据高等植物AP1基因的保守区域设计引物,采用RACE(rapid-amplification of cDNA ends)技术从芍药中克隆了AP1基因(GenBank登录号:KC354376),利用生物信息学对其蛋白结构及功能进行分析和预测,并对其在芍药不同花发育时期内外花瓣中差异表达进行系统分析.测序结果表明,获得芍药AP1基因cDNA全长为l 236 bp,其ORF全长为726 bp,编码242个氨基酸.生物信息学分析表明,芍药AP1蛋白为脂溶亲水性的不稳定蛋白,无跨膜结构和信号肽,表明为非分泌蛋白;其二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;AP1蛋白存在1个N-糖基化位点(89号氨基酸)和1个O-糖基化位点(206号氨基酸),还存在13个潜在的磷酸化位点,其中包括有蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)、酪蛋白激酶Ⅱ(casein kinaseⅡ,CKⅡ)、依赖DNA的蛋白激酶(DNA-Protein kinase,DNAPK)、蛋白激酶A(protein kinaseA,PKA)、蛋白激酶G(protein kinaseG,PKG)、毛细血管扩张共济失调突变蛋白(Ataxia-telangiectasia mutated protein,ATM)和p38分裂原激活的蛋白激酶(p38-mitogen activated protein kinases,p38MAPK)等8种保守的特异性蛋白质激酶的结合位点;芍药AP1蛋白包含MADS(2～74位氨基酸)和K-box(89～173位氨基酸)2个超级家族保守结构域.芍药AP1基因表达谱检测发现,AP1基因在芍药花色嵌合体品种金辉4个发育阶段(花蕾期,初开期,盛开期和衰败期)的内外花瓣中的表达水平均存在差异表达,在衰败期内外花瓣中表达水平差异极显著(P＜0.01),进一步表明,AP1基因表达水平可能与芍药花器官发育有关.本研究成功获得了芍药AP1基因全长cDNA序列,进一步揭示了芍药AP1蛋白的理化性质、结构以及AP1的潜在功能,为今后系统开展芍药AP1基因的功能研究提供基础资料.