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Full-length cDNA Library Construction and Analysis of Rice Panicle at Early Milky Stage Under High Temperature Stress

高温胁迫下水稻灌浆初期籽粒的全长cDNA文库构建及其分析


为克隆水稻灌浆期耐热性相关基因的全长cDNA序列,本研究以水稻灌浆期耐热纯系XN0437T和热敏感纯系XN0437S为材料,于灌浆初期(扬花后第8 天)进行38.0/33.0 ± 0.5℃(白天/夜间)温度处理,设3次高温处理重复;高温处理结束时,取耐热和热敏感纯系籽粒提取总RNA,3次高温处理样品的总RNA等量混合后,利用SMART技术合成cDNA双链,经琼脂糖凝胶电泳分离后,分5个区段回收大小不同的cDNA,分别克隆到pGEM-T Easy Vector载体,构建了5个全长cDNA亚文库并分析了这些亚文库的质量。结果表明:5个全长cDNA亚文库共获得7974个阳性克隆,平均插入片段大于1.0 kb,整个文库的全长率约为75%;插入片段大于0.5 kb的亚克隆文库的滴度均大于4.6 × 106 pfu·mL-1、重组率大于98.1% ± 0.79%。为获得全长cDNA文库克隆目的基因的全长奠定了基础。


全 文 :  核 农 学 报  2015,29(8):1437 ~ 1443
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2014⁃10⁃20  接受日期:2015⁃01⁃06
基金项目:国家自然科学基金项目(31160272),江西省自然科学基金项目(2010GQN0804),江西省青年科学基金重点项目(20133ACB21004)
作者简介:贺超,女,主要从事水稻重要基因克隆及其功能鉴定研究。 E⁃mail: hechao7021@ 163. com
肖小军,男,主要从事作物遗传育种研究。 E⁃mail: xiao850908@ 163. com。 同为第一作者。
通讯作者:廖江林,男,副研究员,主要从事水稻功能基因组与蛋白质组研究。 E⁃mail: jlliao514815@ 163. com
文章编号:1000⁃8551(2015)08⁃1437⁃07
高温胁迫下水稻灌浆初期籽粒的全长
cDNA文库构建及其分析
贺  超1   肖小军2   章  智1   彭  琦1   黄英金1   廖江林1
( 1 江西农业大学 /作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室 /南方粮油作物协同创新中心,
江西 南昌  330045;2 江西省红壤研究所,江西 南昌  331717)
摘  要:为克隆水稻灌浆期耐热性相关基因的全长 cDNA序列,本研究以水稻灌浆期耐热纯系 XN0437T
和热敏感纯系 XN0437S为材料,于灌浆初期(扬花后第 8 天)进行 38􀆰 0 / 33􀆰 0 ± 0􀆰 5℃ (白天 /夜间)温
度处理,设 3 次高温处理重复;高温处理结束时,取耐热和热敏感纯系籽粒提取总 RNA,3 次高温处理样
品的总 RNA等量混合后,利用 SMART技术合成 cDNA 双链,经琼脂糖凝胶电泳分离后,分 5 个区段回
收大小不同的 cDNA,分别克隆到 pGEM⁃T Easy Vector载体,构建了 5 个全长 cDNA 亚文库并分析了这
些亚文库的质量。 结果表明:5 个全长 cDNA 亚文库共获得 7 974 个阳性克隆,平均插入片段大于 1􀆰 0
kb,整个文库的全长率约为 75% ;插入片段大于 0􀆰 5 kb 的亚克隆文库的滴度均大于 4􀆰 6 × 106
pfu·mL - 1、重组率大于 98􀆰 1% ± 0􀆰 79% 。 为获得全长 cDNA文库克隆目的基因的全长奠定了基础。
关键词:水稻;灌浆期;籽粒;高温胁迫;全长 cDNA文库
DOI:10􀆰 11869 / j. issn. 100⁃8551􀆰 2015􀆰 08. 1437
    水稻(Oryza sativa L. )是世界上最重要的粮食作
物之一,高温热害是制约水稻产量和品质的主要灾害
性因素之一[1 - 3]。 灌浆期是水稻产量与品质形成的关
键时期,此时期遇高温热害,一方面造成水稻结实率和
籽粒充实度下降,导致产量降低[2, 4],另一方面造成垩
白面积增大,导致品质下降[4 - 5]。
长江中下游地区是我国水稻的主产区,2010 年 -
2012 年该地区的水稻总产量占全国总产量的 46􀆰 5%
以上[6]。 该区域也是我国受气候变化潜在影响较大
的主要稻区,从 1999 年开始,此区域几乎每年 7 月中
下旬都会出现持续 10 d以上的强度大、范围广的高温
天气,此时正值双季早稻灌浆期,结果导致双季早稻单
位面积减产、稻米品质下降,进而影响我国水稻的安全
生产[7 - 8]。 因此,加强水稻灌浆期耐热的分子机理研
究,加快灌浆期耐热水稻新品种的选育,对确保我国水
稻的稳产与优质具有重要意义。
分离和克隆水稻灌浆期耐热相关基因,是加快耐
热水稻优良新品种选育的重要途径。 cDNA 文库的构
建和筛选是克隆基因 cDNA 序列的重要方法之
一[9 - 10]。 与其它分离基因序列的方法相比,cDNA 文
库获得的基因组不含内含子,且出现假阳性的概率比
较低;可以便捷地获得基因序列的信息,筛选出的目的
基因可直接用于该基因的表达分析[11 - 12]。 经典
cDNA文库克隆片段短、无效克隆多、全长率低,难以
满足全长基因的功能研究需要[13]。 全长 cDNA 文库
是指不仅包含了完整阅读框架,而且拥有 5′和 3′端非
编码区的 cDNA集合;由于文库中绝大多数克隆的是
基因的全长 cDNA,这不仅能大大提高基因测序和生
物信息学分析的进程,还利于后期蛋白质表达及功能
分析,是进行功能基因组研究的一条重要途径[14]。 目
前,全长 cDNA 文库构建的方法有 SMART 法[15 - 16]、
CAPture 法[17]、Oligo⁃capping 法[18]、Cap⁃jumping 法[19]
以及 Cap⁃trapper 法[20] 等。 其中, SMART 法是借助
PowerscriptTM RT的末端转移酶活性来实现的;当反转
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