水稻基因OsGLP1-2的克隆、表达及功能分析

摘要

【目的】克隆水稻镉(Cadmium, Cd)响应基因OsGLP1-2,并对其进行生物信息学及Cd胁迫处理的表达模式分析,为探索OsGLP1-2基因在水稻中应对重金属胁迫的分子机制提供基础。【方法】以水稻为材料,利用PCR克隆OsGLP1-2基因,并利用生物信息学方法对其顺式作用元件、二级结构和疏水性等进行分析,用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在100μmol/L Cd处理下,水稻茎部和根部中的表达特征,再利用转基因酵母进行Cd耐受性分析。【结果】水稻OsGLP1-2基因编码区(CDS)序列长度为651 bp,编码216个氨基酸,其编码蛋白的相对分子量为22.48 kDa,理论等电点(PI)为7.16,为稳定性的中性疏水性蛋白,含有Cupin结构域,属于Cupin家族,该家族在植物防御等方面发挥着重要作用。同源家族进化树表明该基因是单独的一支,但与大麦HvGER5a的亲缘关系最为接近,表明OsGLP1-2可能具有HvGER5a类似的功能。二级结构分析表明该蛋白含有10个β折叠、8个α螺旋和17个无规卷曲结构。并且OsGLP1-2具有光、干旱等环境诱导相关的调节元件以及生长素、赤霉素和茉莉酸甲酯等激素相关调节元件,表明目的基因可能参与水稻对非生物胁迫的响应。100μmol/L Cd处理下,在6 h时地上部分目的基因的表达水平约为对照组3倍,且地下部分也为对照组的3倍,即OsGLP1-2基因能对Cd产生响应。斑点实验表明该基因在酵母中无明显表型。【结论】成功克隆了水稻OsGLP1-2基因,且该基因对Cd有一定的响应,可为水稻应对重金属胁迫的反应机制提供参考依据。