甘蔗ABA生物合成关键酶SoNCED基因克隆及表达分析

摘要

【目的】克隆甘蔗体内9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶（9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED）基因,分析其基本生物学信息及在逆境胁迫下的表达分析,为进一步探讨So NCED基因在甘蔗脱落酸（ABA）生物合成途径中的作用提供理论依据。【方法】以甘蔗品种桂糖21号为材料,待蔗苗长至5～6片叶时分别进行干旱、低温、高盐和氧化胁迫处理,利用反转录PCR（RT-PCR）和c DNA未端快速扩增（RACE-PCR）克隆So NCED基因,应用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,构建原核表达载体并进行目的蛋白的诱导表达,通过实时荧光定量PCR（q RT-PCR）分析So NCED基因在受到不同逆境胁迫时的表达情况。【结果】克隆获得的So NCED基因（Gen Bank登录号JQ314108）,c DNA全长为2521 bp,包含1个1827 bp的开放阅读框（ORF）,编码608个氨基酸。多重序列比对及系统发育进化树分析结果表明,So NCED基因编码的氨基酸序列与其他植物有一定的相似性,尤其与禾本科C4植物高粱和玉米的同源性最高,均达96%。成功构建So NCED基因的原核表达载体p ET-So NCED,且通过IPTG诱导时可得到约66.0 k D的蛋白,确定该蛋白为So NCED基因的表达蛋白。q RT-PCR结果分析表明,So NCED基因在干旱、低温、高盐和氧化胁迫下均能诱导表达,其中氧化胁迫下其表达量在6 h时达峰值,其他胁迫方式下其表达量在12 h时达峰值。【结论】成功克隆获得甘蔗So NCED基因,并从不同逆境下的表达情况推测该基因在甘蔗体内参与了干旱、低温、高盐和氧化等非生物胁迫的调控过程。