桑树ⅦERF基因生物信息学分析及表达研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LIUCHANGQI2003
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桑树是蔷薇目(Rosales)、桑科(Moraceae)、桑属(Morus. L)落叶乔木,具有重要的生态、经济功能。“栽桑养蚕”的传统模式,忽视了桑树良好的生态功能、食用价值及药用价值。近年来,桑树在脆弱生态环境治理中的独特优势日益引起人们的高度重视,被选为广西石漠化、北京沙地、陕西黄土高原水土保持、三峡库区消落带等治理的树种。三峡库区消落带是库区陆岸与水体之间的生态隔离带,该区域水位涨落形成反季节枯洪的现象,可能致使植被及其他生物群落逐渐丧失,生态多样性降低、生态系统类型减少,结构和功能趋向简单、植被景观恶化等不利后果,威胁着库区人民的生命财产安全。消落带的生态恢复与重建是一个世界难题,已有不少学者提出筛选适生树种对消落带的植被恢复和库岸防护林体系建设具有重要的意义。乙烯响应因子(Ethylene response factor, ERF)类转录因子在调节植物生物胁迫与非生物胁迫方面具有重要的功能,其中,ⅦERF响应植物水淹(低氧)胁、迫并启动胁迫相关基因的表达从而表现抗逆性。为了科学利用桑树作为三峡库区消落带植被恢复树种,我们首先利用生物信息学方法在川桑基因组中检索AP2/ERF转录因子,获得ⅦERF的基因;分析ⅦERF基因的上游启动子序列及ⅦERF基因的序列结构。其次,以鲁桑系桑树品种——湖桑32为代表,采用RT-PCR技术分析了ⅦERF(湖桑中我们分别命名为MaERF1、MaERF2、MaERF3)基因的组织表达模式,通过实时荧光定量PCR技术分析了水淹处理不同时间后ⅦERF基因的表达模式。最后,原核表达纯化MaERF2融合蛋白,制备MaERF2的多克隆抗体,并通过Western blotting技术检测了MaERF2在受到水淹胁迫后蛋白水平的表达情况。本研究的主要结果如下:1、川桑乙烯响应因子(ERF)的进化分析及ⅦERF生物信息学分析通过生物信息学分析,在川桑基因组数据库中检索得到87个ERF基因,通过进化分析获得调节水淹胁迫的关键ERF基因即ⅦERF基因,基因号分别为:Morus002477(ERF1)、Morus001004(ERF2)、Morus005243(ERF3)。部分已测序物种的ⅦERF家族基因进化分析发现单双子叶植物明显分为两支,ERF1与拟南芥RAP2.3相近, ERF1与木本植物毛果杨POPTR0001s16400.1POPTR0003s06930.1聚为一支,ERF2与POPTR0014s12090.1、POPTR0002s20270.1聚为一支。对ⅦERF家族基因上游2000bp的启动子区域序列进行顺式作用元件的预测,发现,ERF1和ERF2上游序列中含有响应生物胁、迫与非生物胁迫的RSRE元件,ERF2与ERF3上游均含有响应低氧/无氧胁迫的ARE、GC-motif元件。此外,这三个基因的上游还含有响应光、激素等的元件,暗示植物在受到逆境胁迫时,可能通过复杂的调控网络以调节植物体对逆境的适应。2、湖桑中ⅦERF基因的组织表达及水淹胁迫后表达分析提取湖桑幼苗各组织的总RNA,采用RT-PCR技术检测ⅦERF基因的表达情况,结果表明:MaERF1在叶、根、茎三个组织中均有表达,MaERF2在叶、根中有微弱的表达,而MaERF3在根、茎、叶片中未见表达。对水淹胁迫处理后的湖桑幼苗各组织的荧光定量PCR分析表明:短时间水淹胁迫后,MaERF1在叶片中均上调表达,随着胁迫时间的延长,MaERF1在处理1d后的叶片中表达变化最大且成显著差异;MaERF1在茎中的表达情况为短时间胁迫处理5h后开始上调表达,长时间胁迫后,MaERF1在茎中的表达表现为先升高后降低,在水淹处理3d后其在茎中的表达变化最为明显;而根系作为首先感应低氧的器官,MaERF1在胁迫1h后即达到峰值。水淹胁迫后,MaERF1在叶片中的表达变化呈现逐渐增高,在1d后达最大值随后表达变化显著降低;短时间胁迫处理后,MaERF2在茎中相邻处理组间表现为先升高降低波动状态,长时间胁迫组中表现为先升高后降低,在水淹胁迫3d后达到最大值随后变化减弱;而MaERF2在根中的表达为胁迫处理1d后才达到峰值。比较MaERF1、MaERF2在叶、茎及根的表达情况分析我们发现,尽管两者在叶、茎中的表达模式基本相似,但MaERF2在根、茎、叶中的表达变化较MaERF1剧烈。根系作为感应低氧的敏感器官,MaERF1、MaERF2在根系的表达模式却有很大差异,推测湖桑幼苗通过启动不同基因表达以经济合理调节逆境胁迫。3、湖桑MaERF2抗体的制备及水淹胁迫下MaERF2蛋白水平表达变化在克隆获得湖桑MaERF2基因的基础上,构建pET28a-His-MaERF2原核表达载体,通过IPTG诱导获得MaERF2重组蛋白。以MaERF2重组蛋白制备多克隆抗体,通过Western blotting技术检测水淹胁迫后湖桑MaERF2在蛋白水平的表达情况,结果表明:短时间水淹胁迫后,MaERF2在叶和茎中表达水平在5h后有明显表达。
其他文献
离子液体分散液液微萃取(Ionic liquid-dispersive liquid-liquid microextraction,IL-DLLME)是指用离子液体作为萃取剂的分散液相微萃取的方法。离子液体是指在室温或靠近室温