苎麻α-amylase基因的克隆与表达

摘要

α-amylase基因不仅参与植物糖代谢与生物能量的调动,而且与植物抗逆功能相关.为了克隆Bn-α-amylase基因,分析其序列及表达特征,本研究以湘苎3号苎麻(Boehmeria nivea)转录组文库中Unigene4746序列为基础,采用RT-PCR技术克隆该基因的全长编码序列,并进行生物信息学分析;利用Real-time PCR分析该基因在不同组织和不同胁迫条件下的表达特征.研究结果表明,苎麻Bn-α-amylase的编码区序列长2 295 bp,编码765个氨基酸(GenBank登录号:KF860891),推导该蛋白质的等电点和分子量分别为5.685和86.11kD,该蛋白在羧基端含有两个保守的结构域,亚细胞定位预测显示该蛋白位于细胞质中,不存在信号肽和跨膜结构域.与苹果(Malus×domestic)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、猕猴桃(Actinidia chinensis)、蓖麻(Ricinus communis)、大豆(Glycine max)的α-amylase基因的核苷酸序列相似性分别为80％、76％、76％、73％和67％,与之编码的氨基酸序列相似性分别为68％、65％、65％、69％和51％.进化树分析表明Bn-α-amylase与大豆、葡萄、猕猴桃、蓖麻的α-amylase基因亲缘关系较近,与拟南芥、水稻、高粱的α-amylase基因亲缘关系次之,与卷柏的α-amylase基因亲缘关系较远.实时荧光定量PCR分析表明,Bn-α-amylase在苎麻根、茎皮、茎木质部、茎尖、叶片中均有表达,其中,在叶中表达量最高,在根中表达量最低,且受干旱、高盐胁迫表达增强,受ABA胁迫表达降低.本研究获得了Bn-α-amylase基因的编码区序列,其编码的蛋白具有植物α-amylase典型的结构域,且该基因响应ABA、干旱和高盐逆境胁迫,提示该基因可能与苎麻抗逆境机制密切相关.