萱草3种蔗糖转化酶基因的分离及对低温和渗透胁迫响应的分析
白露, 张志国, 张世杰, 黄东梅, 秦巧平*(
) 上海应用技术大学生态技术与工程学院,上海 201418
收稿日期:2020-07-27修回日期:2020-12-07出版日期:2021-02-25发布日期:2021-03-09通讯作者:秦巧平E-mail:qinqp@sit.edu.cn基金资助:上海市农委科技兴农项目(2019-02-08-00-08-F01107)Isolation of Three Types of Invertase Genes from Hemerocallis fulva and Their Responses to Low Temperature and Osmotic Stress
BAI Lu, ZHANG Zhiguo, ZHANG Shijie, HUANG Dongmei, QIN Qiaoping*() School of Ecological Technology and Engineering,Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418,China
Received:2020-07-27Revised:2020-12-07Online:2021-02-25Published:2021-03-09Contact:QIN Qiaoping E-mail:qinqp@sit.edu.cn摘要/Abstract
摘要： 从‘Athlone’萱草（Hemerocallis fulva）中克隆了细胞质、细胞壁和液泡蔗糖转化酶基因各1个,命名为HfCIN3、HfCWIN1和HfVIN1,其ORF分别为1 941、1 701、1 920 bp,编码646、566和639个氨基酸,氨基酸序列相似性为18.81% ~ 41.86%。HfCIN3与石斛、野香蕉等的氨基酸序列相似性为75.16% ~ 82.79%,HfCWIN1与芦笋、油棕榈等的相似性为58.95% ~ 68.88%,HfVIN1与龙舌兰相似性为73.4%。HfCIN3具有信号肽和典型的β-fructofuranosidase domain、glycoside hydrolase family 100结构域,而HfCWIN1和HfVIN1有glycosyl hydrolases family 32特征结构域,HfCWIN1还含有72个氨基酸与细胞壁糖分子识别有关的Malectin domain,HfVIN1含有可能的液泡识别motif“ILPD”,并在N端有典型跨膜结构。HfCWIN1和HfVIN1同时存在N-糖基化位点和O-β-GlcNAc糖基化位点,HfCIN3仅有O-β-GlcNAc糖基化位点。系统进化分析显示,在不同类型转化酶分支里,可以较清楚地区分单子叶和双子叶植物,CWIN和VIN之间的亲缘关系较近,HfCIN3、HfCWIN1、HfVIN1聚于单子叶植物分支。瞬时表达分析显示,35S:HfCIN3-GFP在叶绿体中表达,35S:HfVIN1-GFP在液泡中表达,35S:HfCWIN1-YFP在细胞壁、保卫细胞中均有明显表达。HfCIN3、HfCWIN1、HfVIN1在萱草叶片中的表达水平显著高于根和花组织,在叶片中表达水平HfVIN1 > HfCWIN1 > HfCIN3。0 ℃处理24 h后,HfVIN1的表达水平较5 ℃上调2.2倍,HfCWIN1的表达也显著上调,HfCIN3的表达水平峰值出现在5 ℃,其他两个基因表达峰值出现在0 ℃。5%或10% PEG处理24 h后,HfCIN3和HfVIN1的表达水平与对照差异不显著,HfCWIN1显著低于对照。在不同组织中CIN酶活性与基因表达结果基本一致,而其他两种酶与基因表达不一致;随着温度降低,叶片中CIN酶活性整体呈下降趋势,CWIN先升高后降低,VIN先下降后升高再下降;PEG可以诱导VIN活性上升。低温和渗透胁迫处理后酶活性与基因表达存在不同步现象,推测基因转录后修饰和翻译后修饰对转化酶活性起着重要作用。本结果证实萱草3种转化酶的亚细胞定位明显不同,不同组织间基因表达有较大差异,HfVIN1响应低温胁迫,HfCWIN1响应渗透胁迫。
中图分类号:
S682.1 +9
引用本文
白露, 张志国, 张世杰, 黄东梅, 秦巧平. 萱草3种蔗糖转化酶基因的分离及对低温和渗透胁迫响应的分析[J]. 园艺学报, 2021, 48(2): 300-312.
BAI Lu, ZHANG Zhiguo, ZHANG Shijie, HUANG Dongmei, QIN Qiaoping. Isolation of Three Types of Invertase Genes from Hemerocallis fulva and Their Responses to Low Temperature and Osmotic Stress[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2021, 48(2): 300-312.
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