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通过抑制差减杂交,比较了紫云英接种根与不接种根在转录水平上的差异,建立了紫云英共生结瘤过程中的差异表达基因文库。利用斑点杂交对文库进行了初步筛选,选取在接种根中的杂交信号强度高于不接种根至少3倍的克隆进行测序分析。57个cDNA克隆的测序结果表明,17个片段与豆血红蛋白基因(Lb)有着很高的同源性;3个片段分别编码紫云英天冬酰胺合成酶基因AsAS1、AsAS2;7个片段分别与早期结瘤素基因ENOD2、晚期结瘤素基因nodulin-26以及来自田菁(Sesbania rostrata)的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因、羽扇豆(Lupinus luteus)的二磷酸核苷酸磷酸酶1基因、推测的辣椒(Capsicum annuum)半胱氨酸蛋白酶基因、拟南芥(Arabidopsis thaliana)的RNA螺旋酶以及苜蓿(Medicago truncatula)的一个BAC克隆mth2-10i23表现出或多或少的相似性;另外,有30个片段没有找到同源基因。 根据测序分析结果,对其中的16个基因进一步做了Virtual Northern blot验证,杂交结果显示,其中14个基因只在接种根中表达,另外两个,AsD243和AsIB259在未接种根中也有一定表达,但其杂交信号强度远低于接种根。运用RACE法获得了这16个基因的全长cDNA及个别基因的基因组DNA。它们的序列分析表明,11个基因编码的多肽与半胱氨酸簇蛋白(cysteine cluster protein,CCP)家族同源,其序列中均含有信号肽和几个保守的半胱氨酸残基;这11个多肽中,AsG257与防御蛋白2家族同源,AsD255的C-端带有蝎毒素类结构域;基因组DNA序列分析显示,AsD255中编码信号肽的外显子与编码半胱氨酸簇结构域的外显子之间被一个内含子隔开。另外5个基因中,AsE246和AsIB259编码着两个不同的脂类转运蛋白家族(lipid transfer protein,LTP)类似物,序列比对显示,这两个翻译序列与已经报道的豆科植物来源的LTP同源性较低,而与来自非豆科植物的LTP同源性较高;AsD243所编码的20-kD的蛋白质与来自细菌Usp家族(universal stress protein family)的结合ATP的MJ0577型亚家族蛋白高度同源,后者被认为可能具有分子开关的功能;其余两个基因,AsG2511和AsIIC259,前者没有发现明显的同源序列,后者与来自羽扇豆的结瘤素基因LlDD4A9有着一定的相似性。 RT-PCR分析表明,除了AsC2411、AsIB259和AsD243,其它13个基因均只在接种根中表达,在根瘤发育过程中,它们开始转录的时间比紫云英豆血红蛋白基因(Lb)晚2-4天。AsC2411在所有检测的未接种根及幼龄的接种根中有一个基本表达,并在根瘤发育过程中被强烈诱导。AsIB259在接种根不同生长时期的表达情况相似于Lb,它在33天龄的未接种根中也有所表达,但转录水平明显下降。与AsE246相比,AsIB259的表达较早。AsD243在接种和未接种根中均表达,且在成熟根中的转录水平远高于幼根;接种后7天,其表达量显著增加,这比Lb开始表达的时间晚2天。在植物不同组织中的表达分析显示,除了AsD243,其余15个基因均不在叶片和叶柄中表达,它们在根瘤中的转录水平都非常高,其中一些在除去根瘤的接种