水母雪兔子通气组织形成相关基因SmPAD4 的克隆及表达分析

分类： 生物学 >> 植物学 >> 应用植物学 提交时间： 2024-05-15 合作期刊: 《广西植物》

韦鎔宜 段鹏 李培兰 罗丹 史国民 代吴斌 李凤珍 何涛

摘要： 通气组织是水母雪兔子（Saussurea medusa）应对极端环境的适应性结构，其形成 通常伴随着细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）的发生，而细胞的死亡与通气 组织的形成通常受到PAD4 基因（Phytoalexin deficient 4）的调控，但PAD4 如何调控水母雪 兔子通气组织形成的机制仍不明确。本研究以水母雪兔子为试验材料，利用同源克隆和 RACE 技术克隆了通气组织形成相关基因SmPAD4，对其序列、系统进化、表达和亚细胞定 位等进行分析，并采用hi-1IL PCR 技术扩增其启动子，以探讨该基因在环境适应中的功能。 结果表明:（1）SmPAD4 基因cDNA 全长为2 047（GenBank 登录号为OR766038），包括1 866 bp 的开放阅读框，编码621 个氨基酸，分子式（C3163H4906N848O910S26），该蛋白为碱性 亲水性不稳定蛋白。（2）系统进化树分析显示，SmPAD4 与刺苞菜蓟（Cynara cardunculus） CcPAD4 的氨基酸序列相似度最高。（3）扩增出1 049 bp 的SmPAD4 启动子序列，包含有 光响应元件、低氧应答元件、干早、生长素应答元件等顺式作用元件。（4）实时荧光定量 分析显示，SmPAD4 基因在根、茎和叶中均有表达，且在叶中的表达量最高；在紫外和低氧 胁迫下SmPAD4 基因在叶和茎中表达量均上调，根中表达量下调。（5）亚细胞定位显示， SmPAD4 分布于细胞核、细胞膜和叶绿体。该研究表明，SmPAD4 基因拥有独特的蛋白结构 域，并且响应低氧和紫外两种环境胁迫，在通气组织的形成以及对逆境胁迫的响应中具有重 要作用，为进一步探究SmPAD4 基因在水母雪兔子环境适应过程中的作用提供理论依据。

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