全 文 :第 33卷 第 2期 《新疆师范大学学报》(自然科学版) Vol.33,No.2
2014年 6月 Journal of Xinjiang Normal University Jun.2013
(Natural Sciences Edition)
独行菜 eEF-1a基因片段
分离克隆及 RT-PCR分析
葛凤伟, 田永芝, 曾卫军, 赵惠新﹡
(新疆师范大学 生命科学与化学学院,新疆 乌鲁木齐 830053)
[收稿日期] 2014-04-10
[基金项目] 新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2012211A054)。
[作者简介] 葛凤伟(1977-),女,新疆乌鲁木齐人,博士,主要从事植物抗逆生理生态与分子生物学方向的研究。
∗ [通讯作者] 赵惠新(1975-),女,新疆奇台人,博士,硕导,副教授,主要从事植物逆境生理生化与分子生物学方向的研究。
摘 要: 文章根据已知植物 eEF-1a(编码 Eukaryotic elongation factor1-alpha)基因的保守序列设计引物 ,采用 RT- PCR
的方法扩增独行菜(Lepidium apetalum Willd.)eEF-1a基因片段。 结果获得一大小为 570bp 的基因片段,序列比对表明,该基因片
段与拟南芥 eEF-1a基因核苷酸序列的同源性达到 95%,推测该其应该是独行菜 eEF-1a基因片段。 采用 RT- PCR方法,对独行
菜三个生长阶段材料及对应阶段冷诱导后地材料中的 eEF-1a基因表达作了分析,表明 eEF-1a 在独行菜组织中表达稳定,可以
作为实时荧光定量 PCR研究独行菜基因表达分析中的看家基因。
关键词: eEF -1a(eEF1A)基因; 克隆; RT-PCR分析
中图分类号: Q785 文献标识码: A 文章编号: 1008⁃9659(2014)02⁃022⁃05
实时荧光定量 PCR 是最近几年新发展起来的方法 ,已被广泛应用于转录组学研究、碳水化合物代谢与
抗耐性等途径相关基因的表达分析[1-5]。 在应用实时荧光定量 PCR 检测基因的表达量中 ,必须选择合适的
内参基因进行校正和标准化。 内参基因在 PCR 扩增中的变化可以反映 RNA 数量、质量和 cDNA 合成效率
的变化。 eEF-1a (编码 Eukaryotic elongation factor1-alpha)在植物组织中表达相对稳定,可以作为实时荧光
定量 PCR研究植物基因表达分析中的看家基因[6]。
独行菜(Lepidium apetalum Willd.)属于十字花科独行菜属植物,分布广泛,我国南北各省均有分布,多生
于路旁,荒地,屋旁及田间。 生活在新疆北部的独行菜属于比较典型的早春短命植物类型,能在早春萌发,其
萌发过程必然会常常受到低温的胁迫。 因此研究独行菜萌发过程及生长周期低温胁迫基因差异表达,对揭
示植物短命机制、萌发低温耐受机制等有重要的意义。 目前还没有独行菜有关看家基因的研究尚未见报道。
鉴于此,本研究以独行菜幼苗为材料,采用 RT- PCR方法克隆独行菜 eEF-1a 基因片段,并对其在独行菜中
的表达稳定性作初步分析,为研究其它基因在独行菜的表达和调控选择内标参照奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验材料
独行菜(Lepidium apetalum Willd)种子采自乌鲁木齐鲤鱼山。 独行菜幼苗提取总 RNA。 菌株为E. coli
DH5α(实验室保存) ,质粒为 pMD18 - T Vector(Takara) 。
1.1.2 试剂
Trizol 总 RNA 抽提试剂盒、MMLV 第一链 cDNA 合成试剂盒、PCR 产物克隆试剂盒等均购自宝生物公
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DOI:10.14100/j.cnki.1008-9659.2014.02.007
第 2期 葛凤伟等 独行菜 eEF-1a基因片段分离克隆及 RT-PCR分析
司 , DNA胶回收试剂盒、DNA marker购自东盛生物试剂公司, PCR扩增试剂盒购自北京天根 ,其他生化试
剂均为进口或国产分析纯。
1.2 方法
1.2.1 总 RNA的提取
用 Trizol从独行菜 15天龄幼苗中提取总 RNA。 用紫外分光高度法和琼脂糖凝胶检测纯度和完整性。
1.2.2 引物设计及 RT- PCR扩增
通过对已发表的植物 eEF-1a 基因的核苷酸序列设计一对引物 AL、AR ,用于扩增独行菜 eEF-1a 基因
片段 ,推测目的片段的长度为 570 bp。 引物为 AL:CACCAATCTTGTACACATCC,AR:GACCACCA AGTACTA
CTGCAC;嵌套 PCR检测引物为:ef1-f: CAAGGCTAGGTACGAT, ef1-r: CAATCATGTTGTCTCCCT。 引物均
由华大基因合成。
取 2μg独行菜总 RNA,按照第一链 cDNA 合成试剂盒(Takara)说明合成第一链 cDNA。 PCR 扩增反应
体系:10× PCR Buffer 5μl ,25mmol l-1 MgCl23μl, 2mmol l
-1 dNTP 5μl ,10 mol l-1 AL 1μl ,10 mol l-1 AR 1μl ,
Taq DNApolymerase(5Uμl-1) 0. 5μl , cDNA 2μl ,加水至 50μl。 反应条件:94℃预变性 2min; 94℃变性 30s、
58℃退火 45s、72℃延伸 45s,30个循环;最后 72℃延伸 10min。 扩增产物用 1.2 %琼脂糖凝胶检测,回收纯化
按照柱式胶回收试剂盒操作说明进行。 扩增片段回收后作为模板进行嵌套 PCR 检测,嵌套 PCR 反应体系
和条件与上述 PCR扩增基本一致,其中退火温度降至 52℃。
1.2.3 阳性克隆的筛选与鉴定
将嵌套 PCR检测为阳性的 PCR产物连接到 pMD18 - T载体,转化感受态大肠杆菌,用含有 50μg ml 氨
苄青霉素的 LB 固体培养基进行蓝白斑筛选,阳性克隆经质粒 PCR鉴定确认后,送至华大基因测序。
1.2.4 序列的同源性分析
序列的 BLAST搜索在 NCBI (www.ncbi. nlm.nih.gov BLAST)网站上进行。
1.2.5 RT-PCR分析独行菜 eEF-1a 基因表达
取独行菜萌发过程子叶将要展开时的种子、三叶期幼苗、花期叶片、及上述三个时期对应材料经 4℃处
理 12小时,用 Trizol提取总 RNA,用紫外光吸收法调整各总 RNA的浓度,尽量保持一致,取尽可能相同量的
总 RNA进行 RT-PCR 分析。
cDNA 一链合成按 1.2.2进行。 取 0.5 μl 一链产物为模板进行 PCR 扩增,25 μl 体系包括 1×PCR Buffer,
0.2 mmol·L-1 dNTPs,1.5 mmol·L-1 MgCl2,上下游引物 ef1-f 、ef1-r:各 0.4 μmol·L
-1,1U Taq DNA 聚合
酶。 温度循环参数为 94℃预变性 5 min;94℃ 45 s,52℃ 45 s,72℃ 1 min,30 个循环;72℃延伸 5 min。 产物
进行琼脂糖凝胶检测。
2 结果与分析
2.1 总 RNA的提取及检测
RNA电泳结果显示(图 1) , 28s和 18s条带整齐清晰、亮度约为 2:1,分光光度检测 OD260 / OD280为 1.
8-2.0;OD280 / OD230 大于 2.0。 表明总 RNA 纯度和完整性都比较高。 可以用于 RT- PCR 扩增及分析
实验。
图 1 不同生长阶段及冷处理后独行菜总 RNA
1、2. 15天龄幼苗;3、6.萌发过程中子叶将要展开时种子;4、7.三叶期苗;5、8.花期叶片;1-5. 室温生长;6-8. 4℃处理 12
小时。
2.2 RT- PCR扩增
以总 RNA反转录所得到的第一链 cDNA 为模板,用 AL、AR引物 (见材料与方法) 进行 PCR 扩增。 扩
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新疆师范大学学报(自然科学版) 2014年
增产物经凝胶电泳检测发现约在 570 bp 处有一条亮带,且上下无杂带,与预期目的片段的大小一致(图 2) ,
推测可能是 eEF-1a基因片断。 进一步进行嵌套 PCR检测,得到条带清晰、大小符合预期的产物(如图 2),
推断该 PCR产物为目标产物,可进一步克隆测序。
图 2 独行菜 eEF-1a 基因片段的 RT-PCR扩增、嵌套 PCR鉴定、重组质粒 PCR鉴定
M.DL2000(Marker), 1. RT-PCR,2. 嵌套 PCR鉴定, 3. 重组质粒 PCR鉴定
2.3 重组质粒的 PCR鉴定
将回收纯化的目的片段连接到 pMD18 - T克隆载体上,转化 E. coli .DH5α。 从转化的平板上随机挑取
一个单菌落进行摇菌、提取质粒、进行 PCR 扩增。 得到的扩增片段大小约为 570bp (图 2) ,与 RT - PCR 结
果一致,表明这些克隆为阳性克隆,可以进行测序。
2.4 测序结果及序列分析
将重组 pMD18 - T质粒进行测序,得到一段长度为 570bp的序列。 序列如下: AGACCACCAAGTACTA
CTGCACAGTCATTGATGCACCTGGACATCGTGATTTCATCAAGAACATGATTACTGGTACCTCCCAGGCTGATTGT
GCTGTCCTTATCATTGACTCCACCACTGGTGGTTTTGAAGCTGGTATCTCCAAGGATGGTCAGACCCGTGAGCACG
CTCTTCTTGCTTTCACCCTTGGTGTCAAGCAAATGATTTGCTGCTGTAACAAGGTGAGCTAGTTCCTTAAGTTATCT
TTTTTTTTGTAATTTTTTAATAGTCTAAAGCTAATTTTTTTTTCTTTCAGATGGATGCCACTACCCCCAAATACTCCA
AGGCTAGGTACGATGAAATCATCAAGGAGGTTGCCTCATACCTGAAGAAGGTCGGATACAATCCTGACAAAATCC
CATTCGTGCCCATCTCTGGATTTGAGGGAGACAACATGATTGAGAGGTCCACCAACCTTGACTGGTACAAGGGAC
CAACTCTCCTTGAGGCTCTTGACCAGATCAATGAGCCCAAGAGGCCATCAGACAAGCCCCTCCGTCTTCCACTTCA
GGATGTGTACAAGATTGGTGG
Blast比较结果显示:该序列与拟南芥的 eEF-1a基因核苷酸序列的同源性达到 95 %,表明所克隆到的
片段为 eEF-1a基因片段。
2.5 独行菜 eEF-1a 基因表达的 RT-PCR分析
提取不同时期独行菜的总 RNA,以及对应时期冷处理材料的总 RNA进行 RT-PCR 分析,结果如图 3 所
示,eEF-1a 基因在选择的三个生长阶段及对应的冷处理后均有较高水平的表达,并且各时期间没有明显的
差异说明 eEF-1a 基因在独行菜各生长阶段和冷处理后基因表达基本稳定,能够作为其他基因定量表达分
析的内标基因。
图 3 独行菜 eEF-1a 基因表达的 RT-PCR分析
1-3. 室温;4.DL2000(Marker);5-7. 4℃处理 12小时;1、5.萌发过程中子叶将要展开时种子;2、6.三叶期苗;3、7.花期叶片。
3 讨论
真核生物延伸因子可分为 eEF1 和 eEF2[7], eEF1 介导氨酰-tRNA 与核糖体结合,它有 4 个亚基,分别
为 EF-1α、EF-β1、 EF-1β 和 EF-1γ,1995 年 4 月 IUBMB 委员会将其重新命名为分别为 eEF1A、eEF1Bα、
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第 2期 葛凤伟等 独行菜 eEF-1a基因片段分离克隆及 RT-PCR分析
eEF1Bβ和 eEF1Bγ[8],eEF1A相当于原核生物的 EFTu,为量甚多,仅次于肌动蛋白[9],广泛存在于真核细胞
内,是在核糖体上催化氨基酸链的延伸而推动、控制蛋白质的合成等方面起到重要作用的蛋白质因子。 在植
物蛋白质合成延伸过程中,eEF1A是一个主要的翻译因子;在快速增殖的细胞中,eEF1A 基因的表达调控十
分保守,其表达水平同细胞生长及增殖速度有关。 除了参与同翻译控制有关的信号传导外,eEF1A 还参与
细胞生长、应激反应及与运动性有关的信号传导。 目前许多植物的 eEF1A 基因已被分离,植物种间的氨基
酸序列高度保守[10-20];植物 eEF1A由多基因编码,但它的表达相对稳定性可作为一种新颖的分子进行遗传
和生理标记[21,22]。
生活在新疆北部的独行菜作为一种典型的早春短命植物 ,幼苗必然能够耐受冷胁迫,因此可能蕴含着
丰富的耐冷基因,要深入研究这些基因的表达模式及调控机制,往往需要内标参照,eEF1A 基因由于其表达
比较稳定,被许多研究者作为植物重要的内标基因之一 。 但是在 GenBank 数据库中未能搜索到有关独行菜
的 eEF1A基因序列,本研究克隆了 eEF1A片段,为进一步以 eEF1A 基因为内标参照,应用荧光定量等方法
研究其他基因 mRNA的表达奠定了基础。
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Cloning and RT-PCR Analysis of eEF-1a Gene
Fragment from Lepidium (Lepidium apetalum Willd.)
GE Feng-wei, TIAN Yong-zhi, ZENG Wei-jun, ZHAO Hui-xin∗
(College of Science and Chemistry of Xinjiang Normal University,Urumqi,Xinjiang,830054, China)
Abstract: Degenerate primers were designed based on the conserved sequences of the eEF-1a genes from oth⁃
er plants. And the eEF-1a gene fragment was obtained by RT- PCR from Lepidium (Lepidium apetalum Willd.) .
The eEF-1a gene fragment contained 570 bp nucleotide acids. Blasting analysis showed that it has 95 % nucleotide
sequence homology with one in arabidopsis thaliana. And RT-PCR analysis showed that the expression of eEF-1a
gene was steady in Lepidium, and it can be used as internal standard when study on other genes’ expression and
regulation in Lepidium.
Key words: Lepidium (Lepidium apetalum Willd.); eEF -1a(eEF1A) gene; Clone; RT-PCR analysis
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