高羊茅黔草1号和黔草2号LEA3基因克隆与苗期干旱胁迫表达

摘要

[目的]克隆贵州本地高羊茅品种黔草1号和黔草2号的第三组晚期胚胎发生丰富蛋白(Late Embryogenesis Abundant Protein,Group3,LEA3)基因,分析其生物信息学及其苗期干旱胁迫的表达量变化,为进一步探讨LEA3基因的功能和高羊茅抗旱分子机制提供理论基础.[方法]参照NCBI已登录大麦LEA3基因序列,利用RT-PCR获得黔草1号和黔草2号LEA3基因cDNA序列,应用相关软件对氨基酸序列进行分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析苗期干旱胁迫的表达量.[结果]黔草1号和黔草2号LEA3基因完整的ORF框长度分别为609和642 bp,分别编码203个氨基酸和213个氨基酸;黔草1号LEA3蛋白比黔草2号缺失1个基元序列(包含11个氨基酸),且两者LEA3基因编码的氨基酸序列存在12个位点的氨基酸差异;黔草1号LEA3基因编码蛋白分子量为20.72 kDa,等电点8.55,总平均亲水性为-0.971;黔草2号LEA3基因编码蛋白分子量为22.01 kDa,等电点8.99,总平均亲水性为-1.069;两者的LEA3蛋白均没有跨膜结构,且均以α-螺旋结构占主导,与大麦、山羊草、冰草和小麦的LEA3具有高度的同源性,与小麦、旱麦草、大麦、山羊草、无芒雀麦、冰草的LEA3蛋白聚为一类;苗期干旱胁迫下黔草1号LEA3基因的表达量在整个胁迫过程中总体高于黔草2号,2个品种高羊茅在-2.5 MPa PEG 6000胁迫下的LEA3基因表达量高于-1.5 MPa PEG 6000胁迫.[结论]黔草1号和黔草2号的抗旱性与LEA3基因的表达量呈正相关,相同干旱胁迫条件下,黔草1号LEA3的表达量高于黔草2号,推测在受到干旱胁迫时,黔草1号更能适应干旱环境.