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夏侧金盏花Actin基因片段的克隆及表达分析



全 文 :网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/46.1049.R.20130121.1647.002.html
[基金项目]国家自然科学基金资助项目(31160030)。
[作者简介]高新征(1978-),女,山东郯城人 ,讲师,电话:0898-66893748,电子信箱:goodluckgxzh@126.com。
[通讯作者]蔡望伟,电话:0898-66968753,电子信箱:caiww591020@163.com。
[收稿日期]2013-01-14  [修回日期]2013-01-20  网络出版时间:2013-01-21 16:47
夏侧金盏花Actin基因片段的克隆及表达分析
高新征1,刘 嫱2,邬 强3,唐历波1,李 栎1,蔡望伟1*
(海南医学院1.理学院,2.药学院,3.热带医学与检验医学院,海南 海口 571101)
  [摘要]目的:克隆夏侧金盏花中Actin基因片段并分析其组织部位表达,为以Actin基因为内参研究夏
侧金盏花中其它基因的表达和调控奠定基础。方法:通过比较其它植物中Actin基因序列,设计夏侧金
盏花Actin基因片段的PCR引物,扩增产物经克隆和测序,获得序列信息;根据获得的序列设计半定量
RT-PCR引物,分析Actin基因在夏侧金盏花不同组织部位的表达。结果:克隆获得一长度为1 009bp
的夏侧金盏花Actin基因片段,命名为AdACT,并在GenBank注册,登录号为JX436162;半定量PCR
研究发现其在不同组织部位的表达无显著差异。结论:本研究初步表明其可作为研究夏侧金盏花基因
表达的内参基因。
[关键词]夏侧金盏花;Actin基因;基因克隆;基因表达
[中图分类号]Q344.13 [文献标识码]A [文章编号]1007-1237(2013)03-0293-03
Cloning and expressing analysis of Actin gene fragment from Adonis aestivalis
GAO Xin-zheng1,LIU Qiang2,WU Qiang3,TANG Li-bo1,LI Li 1,CAI Wang-wei 1*
(1.College of Sciences,Hainan Medical College;2.School of Pharmaceutical Sciences,Hainan
Medical College;3.School of Tropical and Laboratory Medicine,Hainan Medical College,Haik-
ou 571101,Hainan China)
[Foundation Project]:National Natural Science Foundation of China(grant No.31160030)
[Author]:GAO Xin-zheng (1978-),Female,Tancheng Shandong,Lecturer,Tel:0898-66893748,
E-mail:goodluckgxzh@126.com.
[Correspondence to]:CAI Wang-wei,Tel:0898-66968753,E-mail:caiww591020@163.com .
Received:2013-01-14  Revised:2013-01-20  JHMC,2013;19(3):0293-0295
View from specialist:It is creative,and of certain scientific and educational value.
[ABSTRACT]Objective:Actin gene fragment from Adonis aestivalis were cloned and analyzed for
further study of gene expression and regulation of the plant.Methods:Design PCR primers for the Actin
gene fragment of Adonis aestivalis using align Actin genes from other plants as reference,and obtain the
sequences of Actin gene fragment after cloning and sequencing;then design the primers for semi-quantita-
tive RT-PCR according to the sequence,and analyze its expression in different tissues of Adonisaestival
is.Results:An Actin gene fragment from Adonis aestivalis with 1 009bp was obtained and named as
AdACT,which has been submitted to Genbank(Accession number JX436162);semi-quantitative PCR as-
says indicated that there was no significant difference in expressing of Actin gene fragment between differ-
ent tissues.Conclusions:The results suggest that AdACT can used as the reference for analysis of gene ex-
pression in Adonis aestivalis.
[KEY WORDS]Adonis aestivalis;Actin gene;Gene cloning;Gene expression
392
海南医学院学报 2013,19(3)
Journal of Hainan Medical University
 
DOI:10.13210/j.cnki.jhmu.2013.03.001
  夏侧金盏花,又名福寿草,学名Adonis aestiva-
lis,毛茛科植物,其干燥全草可入药,具有强心、利尿
功效,可用于治疗心悸、水肿、癫痫等疾病[1,2]。夏
侧金盏花一个特别之处是,其花中具有较高含量的
虾青素[3,4]。虾青素是类胡萝卜素合成中的最高级
别产物,具有极强的抗氧化活性,在保健品、药品、高
档化妆品等方面均有很大需求和应用前景[5-6]。高
等植物一般不含虾青素,但作为特例,夏侧金盏花的
花瓣中有较高含量虾青素,因此夏侧金盏花成为研
究植物虾青素合成途径及机理的理想材料[7]。
肌动蛋白(Actin)是广泛存在的组成型表达蛋
白质,它是构成细胞骨架的主要成分。Actin基因
不论在核苷酸还是氨基酸水平上都具有高度的保守
性和同源性,在各种组织中表达相对稳定,因而常被
作为研究其他基因的表达模式及调控机制的分子内
标,在半定量和定量PCR研究中用作内参,以确定
目标基因的相对表达量[8]。迄今为止,已在许多高
等植物中克隆到了 Actin基因[9],但夏侧金盏花中
Actin基因的克隆未见报道。本研究克隆了夏侧金
盏花中Actin基因片段,并验证了其在不同组织部
位的稳定表达,初步表明其可作为内参基因,为研究
其他基因(比如虾青素合成相关基因)在夏侧金盏花
中的表达和调控奠定基础。
1 材料与方法
1.1 实验材料
夏侧金盏花种子点播于营养土,在光照培养箱
中于23℃、长日照条件(16h光照,8h黑暗)下培
养。TA克隆载体pMD18-T、反转录酶、Taq DNA
聚合酶、凝胶回收试剂盒购自大连宝生物公司。引
物合成和序列测定由Invitrogen公司提供。
1.2 引物设计
通过比对 GenBank 上拟南芥 (Arabidopsis
thaliana)、甜菜(Beta vulgaris)、陆地棉(Gossypium
hirsutum)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、牡丹
(Paeonia suffruticosa)、蓖麻(Ricinus communis)和
细叶榕(Ficus microcarpa)的 Actin基因序列,在保
守区设计扩增夏侧金盏花 Actin基因片段的引物,
其上游引物序列 ActinF:cttgtgtgtgacaatggaac,下
游引物序列 ActinR:atccacatctgttggaaggt。经克隆
和测序后,根据获得的 Actin基因片段序列设计半
定量 RT-PCR引物,其上游引物rtF:cccctgaagaa-
cacccagta,下游引物rtR:caaggtccaaacggaggata。
1.3 RNA提取和反转录
采用天根生物公司(北京)的RNAprep pure植
物总RNA提取试剂盒提取夏侧金盏花植株的根、
茎、叶、花四个组织部位的总RNA,并通过琼脂糖凝
胶电泳和紫外分光光度计测量 OD值检测RNA的
完整性、纯度和浓度。使用大连宝生物公司的
SYBR®PrimeScript™ RT-PCR Kit II试剂盒的
反转录试剂将 RNA反转录成cDNA,作为基因扩
增和表达分析的模板。
1.4 RT-PCR扩增Actin基因片段
使用大连宝生物公司的LA Taq酶,按下列组
份配制 PCR 反应液:引物 ActinF 和 ActinR(20
μM)各1μL,cDNA模板2μL,dNTP(2.5μM)4
μL,LA Taq Buffer 5μL,LA Taq酶0.5μL,加入
ddH2O补足到50μL。PCR 反应条件为:95℃ 3
min预变性后95℃30s、54℃30s、72℃60s,30
个循环,最后72℃延伸5min。PCR产物电泳后回
收目的条带,与pMD18-T载体连接后转化大肠杆
菌。
1.5 半定量RT-PCR分析Actin基因表达
分别以夏侧金盏花植株的根、茎、叶、花四个组
织部位的总RNA反转录成的cDNA为模板,按照
下列组份配制 PCR 反应液:引物rtF和rtR(20
μM)各0.5μL,cDNA模板2μL,dNTP(2.5μM)2
μL,LA Taq Buffer 2.5μL,LA Taq酶0.25μL,加
入ddH2O补足到25μL。PCR反应条件为:95℃3
min预变性后95℃30s、56℃30s、72℃60s,28
个循环,最后72℃延伸5min。
2 结果与分析
2.1 Actin基因片段的扩增和克隆
以夏侧金盏花总RNA反转录得到的cDNA为
模板,使用在序列保守区设计的引物ActinF和Ac-
tinR进行PCR扩增。扩增产物经凝胶电泳结果如
图1所示,在1 000bp左右处有一条亮带,且上下
无杂带,与预期的目标片段大小一致。回收此片
段,与pMD18-T载体连接后转化大肠杆菌。挑取
单菌落进行PCR鉴定,获得了6个阳性克隆(图
1)。送其中3个克隆进行测序,获得了一个大小为
1 009bp的夏侧金盏花 Actin基因片段的序列,命
名为AdACT,并将其在 GenBank注册,登录号为
JX436162。
M:DNA Marker;1:PCR扩增片段;2-7:6个克隆的PCR
鉴定
图1 夏侧金盏花Actin基因片段的扩增和克隆
492  海南医学院学报 Vol.19No.3Mar.2013
2.2 Actin基因片段的序列分析
将获得的夏侧金盏花Actin基因片段的核酸序
列及其所编码的蛋白序列在 NCBI网址上进行
BLAST 比对分析 (http://blast.ncbi.nlm.nih.
gov/Blast.cgi),结果显示,夏侧金盏花 Actin基因
片段的核酸序列与细叶榕(Ficus microcarpa)、毛果
杨(Populus trichocarpa)以及蓖麻(Ricinus commu
nis)的 Actin基因序列相似性最高,均为87%(表
1);其编码的蛋白序列与油桐(Vernicia fordi)、甜
叶菊(Stevia Rebaudiana)、陆地棉(Gossypium hir-
sutum)、苹果 (Malus domestica)、牡丹 (Paeonia
suffruticosa)等多种植物的 Actin蛋白序列均具有
99%的相似性(表2)。这表明本研究克隆的序列为
夏侧金盏花的Actin基因序列。
表1 夏侧金盏花Actin基因片段的核酸序列的BLAST比对结果
Description
Max
score
Total
score
Query
cover

value
Max
ident
Accession
Ficus microcarpa actin 1mRNA,complete cds  1 136  1 136  99% 0  87% JQ820243.1
Populus trichocarpa actin mRNA,complete cds  1 125  1 125  99% 0  87% EF418792.1
Ricinus communis actin,putative,mRNA  1 112  1 112  99% 0  87% XM_002522148.1
Hevea brasiliensis actin 7bmRNA,complete cds  1 092  1 092  99% 0  86% HQ3957
Morus alba actin 1(ACT1)mRNA,complete cds  1 090  1 090  99% 0  86% HQ163776.1
Vernicia fordi actin7a(ACT7a)mRNA,partial cds  1 081  1 081  99% 0  86% JQ680035.1
Gossypium hirsutum actin(ACT9)mRNA,complete cds  1 081  1 081  98% 0  86% AY305737.1
表2 夏侧金盏花Actin基因片段编码的蛋白序列的BLAST比对结果
Description
Max
score
Total
score
Query
cover

value
Max
ident
Accession
actin7a,partial[Vernicia fordi] 692  692  100% 0  99% AFJ04513.1
actin[Stevia rebaudiana] 692  692  100% 0  99% AAN40685.1
actin[Gossypium hirsutum] 691  691  100% 0  99% AAP73457.1
actin,partial[Malus x domestica] 691  691  100% 0  99% BAL14271.1
actin[Litchi chinensis] 691  691  100% 0  99% ADV17460.1
actin[Paeonia suffruticosa] 691  691  100% 0  99% AEK70331.1
actin 1[Populus trichocarpa] 691  691  100% 0  99% XP_002298710
2.3 Actin基因的表达分析
分别提取夏侧金盏花植株的根、茎、叶、花四个
组织部位的总RNA,并反转录成cDNA,以此为模
板通过半定量RT-PCR分析夏侧金盏花Actin基因
的组织部位表达。结果如图2所示,夏侧金盏花
Actin基因在4个组织部位的表达相对稳定。
1:根;2:茎;3:叶;4:花
图2 夏侧金盏花Actin基因的组织部位表达分析
3 讨论
肌动蛋白(Actin)普遍存在于真核细胞中,目前
许多高等植物中都已克隆到了 Actin基因,结果发
现Actin基因无论是在核酸序列水平还是氨基酸序
列水平上,都具有高度保守性[9]。本研究克隆获得
的夏侧金盏花Actin基因片段的核酸序列及其编码
的蛋白序列与其它植物中的Actin的核酸序列和蛋
白序列的最高相似性分别为87%和99%,再次证明
了Actin基因是一种高度保守的看家基因。
植物Actin基因不仅在序列结构上具有高度的
保守性和同源性,并且在各种组织部位中表达相对
稳定,因而在半定量和定量PCR实验中常被选为内
参基因,以确定目标基因的相对表达量。由于夏侧
金盏花中Actin基因的克隆未见报道,因此尚不能
以它为内参基因进行基因表达分析。本研究克隆了
(下转第299页)
592高新征等.夏侧金盏花Actin基因片段的克隆及表达分析
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(上接第295页)
一个长度为1 009bp的夏侧金盏花 Actin基因片
段,并通过半定量RT-PCR研究发现其在不同组织
部位的表达相对稳定,初步表明其可作为内参基
因,为研究其它基因(比如虾青素合成相关基因)在
夏侧金盏花中的表达和调控奠定了基础。由于本
研究只是初步采用半定量RT-PCR的方法研究夏
侧金盏花Actin基因在不同组织部位的表达,而要
进一步确认其完整的表达模式,则在后续研究中有
必要采用实时定量PCR和Northern杂交等技术对
不同发育时期以及不同环境条件下(激素、温度等)
夏侧金盏花Actin基因的表达进行分析。
综上所述,本研究克隆了夏侧金盏花的 Actin
基因片段,分析了其序列结构的保守性,并验证了
其在不同组织部位的稳定表达,初步表明其可作为
内参基因,为研究夏侧金盏花中其它基因的表达和
调控奠定基础。
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