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水母雪兔子通气组织形成相关基因SmPAD4 的克隆及表达分析

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Cloning and expression of aerenchyma-related gene SmPAD4 in Saussurea medusa

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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[V1] 2024-05-15 16:32:10 ChinaXiv:202405.00166V1 下载全文
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