荷花NnγGCS基因的克隆及表达分析

摘要

以荷花品种‘台城拂翠’(Nelumbo nucifera‘ Taicheng Focui’)嫩叶为材料,采用简并引物PCR和RACE技术得到荷花γGCS基因的全长cDNA序列,命名为NnγGCS.序列分析结果表明:NnγGCS基因cDNA序列的全长为1 801 bp,其开放阅读框(ORF)长度为1 569 bp,编码522个氨基酸残基.NnγGCS蛋白质的理论相对分子质量为59 159.0,理论等电点为pI 6.27,稳定指数为39.60;该蛋白质无跨膜结构域,但具有1个保守的GCS2结构域,并被定位于细胞质和叶绿体中,说明NnγGCS蛋白质较稳定,并属于谷氨酰半胱氨酸连接酶家族.系统进化分析结果表明:荷花NnγGCS氨基酸序列与龙眼(Dimocarpus longan Lour.)和黄瓜(Cucumis sativus Linn.)等双子叶植物γGCS氨基酸序列的亲缘关系较近,与水稻(Oryza sativa Linn.)等单子叶植物γGCS氨基酸序列的亲缘关系较远.实时荧光定量PCR扩增结果显示:NnγGCS基因在荷花各器官中均能表达,且在嫩叶中的相对表达量最高、在茎中的相对表达量最低.不同浓度镉胁迫条件下,NnγGCS基因在荷花嫩叶和须根中的相对表达量及表达趋势差异较大;NnγGCS基因的相对表达量在嫩叶中总体表现为随胁迫时间延长先下降后上升,在须根中表现为200 μmol·L-1镉胁迫1h和400μmol·L-1镉胁迫12h时显著高于初始水平、而在其他胁迫时间与初始水平差异不明显.亚细胞定位结果显示:NnγGCS基因能够在洋葱(Allium cepa Linn.)表皮细胞的细胞质中表达,说明该基因编码的蛋白质在细胞质中发挥作用.研究结果显示一定浓度的镉胁迫能够诱导NnγGCS基因的表达.