全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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收稿日期$
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&修改稿收到日期$
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基金项目$国家自然科学基金"
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计划"
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!
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#
作者简介$田跃辉"
#1&&(
#!男!在读硕士研究生!主要从事玉米耐低磷机制方面的研究
4)56.7
$
8
9:;9.<
!
#,%*=>5
"
通信作者$高世斌!博士!教授!博士生导师!主要从事玉米遗传育种及抗逆性分子生物学的研究
4)56.7
$
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@
6>
!
#,%*=>5
玉米
1234,$
基因家族克隆
及其低磷胁迫下的表达
田跃辉!吴
!
玲!刘
!
丹!张素芝!聂
!
治!张
!
啸!苏顺宗!罗博文!高世斌"
"四川农业大学 玉米研究所!成都
,###%"
#
摘
!
要$
!"#!
"编码一个泛素结合酶
4!
#作为磷高亲和转运体
ABC#
的负调控子!在维持植物体内磷的动态平衡
中发挥重要作用该研究以拟南芥和水稻中的
!"#!
为基础!从玉米自交系
D+%
基因组中鉴定出
1
个
$%!"#!
基因家族成员!在系统进化关系上将其分为
%
类在玉米自交系
#+&
中克隆了上述
1
个基因的
EFG
全长序列!保
守结构域分析发现!
35ABH!
蛋白质序列中均有
#
个由约
#%"
个氨基酸组成的泛素结合酶
4!
催化结构域"
ID)
E=
#!其中包含
#
个重要的保守氨基酸"半胱氨酸#实时荧光定量结果表明!低磷胁迫处理后!所有
$%!"#!
基因
均有表达!并呈现不同的表达模式!主要表现为叶与根之间的组织差异和玉米自交系
#+&
与
1+&!
之间的基因型差
异!而在同一组织多数基因间的表达差异不明显其中!
$%!"#!
&
"!
在自交系
1+&!
的根中持续下调表达!但在
叶中持续上调表达!表明
$%!"#!
&
"!
可能参与调控磷素在叶与根之间的运输!以维持地上部分和地下部分磷的
平衡
关键词$玉米&
$%!"#!
基因家族&低磷胁迫&定量分析
中图分类号$
J+&1
文献标志码$
K
%&"#
(
)!*+
,
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4
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4
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[
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[
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@
:0::]
[
V://.>0
!!
磷是植物体内核酸(磷脂和
KCA
的重要组成
成分!并作为植物体内能量转移物质!能够活化体内
蛋白质!调控植物体整个代谢过程)#*植物主要以
无机磷"
A.
#的形式吸收土壤中磷素土壤对磷的强
烈吸附使土壤溶液中植物可吸收的可溶性无机磷含
量非常低!通常小于
#"
"
5>7
%
P
因此!土壤有效磷
的供应状况和植物对磷素营养的吸收能力便成为植
物生长发育的决定因素之一)!*在低磷条件下!植
物会通过自身对低磷胁迫信号通路作出应答!从而
介导根系对介质中磷的吸收!以及磷在细胞(组织和
器官中的转运!以维持植株体内磷素稳定与平衡)%*
通过对模式植物磷利用相关转录因子
!"6#
(
!"#!
和
!"7#
等功能的研究!对植物磷信号途径
及分子机制有了更多的认识)$*其中!
!"#!
(
%*8
9,6:&%11
"
%*6%11
#家族和
&/;!<
%
&/$
家族构成
的信号通路在磷的吸收(转运中发挥着重要作用
F:7;6.Q:
等)*从拟南芥中鉴定出了突变体
-
0,!
!与
野生型相比!
-
0,!
根系中的磷没有变化!但叶片中
磷含量增加
!
#
$
倍!茎杆(花序和种子中磷含量也
有所增加功能分析表明该基因产物是一个
4!
泛
素结合酶"
IDE
#在低磷处理的
-
0#
拟南芥突变
体中证实了
%*6%11
和
!"#!
是在磷信号通路
!"6#
的下游),*与野生型相比!
-
0#
突变体和过
表达的
&/!"6#
(
#.!"6!
也会导致叶中磷含量积
累!与
%*6%11
的过表达植株或是
-
0,!
突变体植株
类似)+)&*进一步研究表明
&/!"#!
上游存在重要
调控因子
%*9,6:&%11.
"
%*6%11.
#!且两者共存于
维管束中)1*低磷处理下!
%*6%11
上调表达!而
&/!"#!
基因下调表达!同时!在转基因植株中过
表达
%*6%11
!增强了磷的吸收和从根到叶中的转
运!而从叶向根的运输被抑制!使磷元素在叶中大量
积累!从而导致磷中毒的现象!与
-
0,!
突变体表型
一致)#")##*在
&/!"#!
的
^)ICU
区域包括有

个约有
!#
个核苷酸基序可以和拟南芥
%*6%11.
互
补!其中!
%*6%11
=
对
&/!"#!
的抑制作用比
%*6%11)
(
%*6%119
更明显)#!*此外!
&/!"#!
在
根中的表达受到叶中磷稳态和韧皮部中
%*6%11
的
迁移系统调控)#%)#$*同时有研究表明!在低磷条件
下!由于上调
%*6%11
抑制了
!"#!
表达!
!"##
下调表达得到缓解!并且突变体
-
0,!
中
!"##
表
达量明显上调烟草叶片中的瞬时表达系统表明了
ABH#
和
ABH!
蛋白在内质网膜上有生理水平上
的相互作用同时酵母双杂交系统进一步证实了
ABH!
介导的
ABH#
降解过程中!
ABH#
的
M
末端
起作用)#*
目前在拟南芥和水稻中对
!"#!
相关基因功能
有了较深认识!但对玉米中该基因克隆和组织特异性
表达及胁迫应答模式仍不清楚本研究首先选用拟
南芥和水稻中
!"#!
基因氨基酸序列在玉米
D+%
氨基酸序列库中进行本地化
D76/<
[
同源搜索!并将
得到的氨基酸序列使用
AZ65
进行结构域分析!最
终获得
$%!"#!
&
#
(
$%!"#!
&
!
以及
$%!"#!
&
"#
等
1
个家族成员通过同源克隆方法!在自交
系
#+&
中得到
$%!"#!
基因家族
EFG
全长序列!
并通过实时荧光定量
AEU
方法检测其在
5UMK
水
平上的时空表达特征!以初步探索它们在低磷胁迫
下的表达变化规律!为深入探究玉米
$%!"#!
基
因在磷转运下游信号通路中的作用奠定基础!进而
为玉米磷高效育种提供理论依据和技术支撑
#
!
材料和方法
B*B
!
实验材料及处理
实验材料为玉米自交系
#+&
和
1+&!
!由四川农
业大学玉米研究所提供)#,*在三叶一心期选取整
齐一致幼苗移进
B>6
@
760X
全素营养液)#+*!适应性
培养
!X
!再设置低磷"
#
"
5>7
%
P
#和正常磷"
#
55>7
%
P
#
!
个供磷水平分别进行培养!每
!X
换
#
次
营养液每天光照
#!;
!通气
#!;
!温度保持在
!
_
#
!&_
分别在正常磷浓度"对照#处理
";
!低
磷处理
,
(
#!
(
!$
(
$&
(
+!
和
1,;
时!取玉米自交系
#+&
和
1+&!
幼苗根系和叶片约
"*
@
"
%
株混合取
样#!液氮研磨成粉末!用
CV.Q>7
试剂完全溶解!并
于
(+"_
保存备用
BC$
!
总
DE?
提取及
@FE?
合成
UMK
操作中的各种溶液均采用
UMK6/:ZV::
S6<:V
配制用
CV.Q>7
法提取不同处理自交系叶和
根的总
UMK
!用适量
UM6/:)ZV::
的
XXB
!
H
溶解
UMK
!取
!
"
P
充分溶解的总
UMK
!稀释
#"
倍后!
##
&
期
!!!!!!!!!!!
田跃辉!等$玉米
$%!"#!
基因家族克隆及其低磷胁迫下的表达
M60>FV>
[
MF)!"""
超微量核酸蛋白测定仪检测其
浓度和纯度凝胶成像系统照相鉴定
UMK
完整
性!然后按照宝生物公司"
C6` 6U6
#试剂盒
AV.5:)
G=V.
[
<
$
UCV:6
@
:0< .`<
"
A:VZ:=#中的反
转录反应试剂 "
C6` 6U6E>X:
$
FUU"%+G
#将总
UMK
反转录成
=FMK
!于
(!"_
冰箱保存备用
BCG
!
玉米
1234,$
基因家族的鉴定
以拟南芥和水稻
!"#!
基因"
K@
%%++"
和
PHE
+
H/"
@
$&%1"
#的氨基酸序列为模板!通过本地
化
D76/<
[
程序在玉米
D+%
的蛋白质数据库中进行
同源搜索!筛选出玉米基因组中
$%!"#!
候选基
因)#&*将所得到的候选氨基酸序列在保守结构域
AZ65
数据库中进行比对!筛选出
$%!"#!
基因家
族的其余成员!并从
D+%
基因组数据库中获得候选
基因的序列信息通过在线工具
E>5
[
9<:
[
L
%
TS
"
;<<
[
$%%
S:?*:]
[
6/
8
*>V
@
%
=>5
[
9<:
+
[
.
%#分析蛋白
质的分子量和等电点通过
E79/<67R
和
T42K
*"
在玉米(拟南芥(水稻和大豆等
!"#!
基因的氨
基酸序列中采用邻接法"
M:.
@
;?>V)a>.0.0
@
!
Ma
#进
行系统进化树分析!并用
FMKTKM
进行该家族氨
基酸序列的多重比对分析
BCH
!
1234,$
基因克隆
根据上述获得基因的
=FMK
和
EFG
序列信息!
用
AV.5:V
设计
AEU
引物"表
#
#!以玉米自交系
#+&
的
=FMK
为模板进行
AEU
扩增!扩增程序为
1$
_
预变性
%5.0
&
1$_%"/
!
%_
#
&_%"/
!
+!
_#
#
%5.0
!
%!
个循环&最后
+!_
延伸
#"5.0
!获
得完整的
EFG
全长序列
AEU
产物经凝胶回收后
连接至
[
TF#1)C
载体"
C6` 6U6
!大连#!送
L0W.)
@
:0
测序
BCI
!
1234,$
家族成员在低磷胁迫下的表达分析
根据测序结果!用
D:6=>0F:/.
@
0:V
设计荧光定
量
AEU
引物"表
!
#!以不同时间低磷胁迫处理的
=FMK
作为
Y
UC)AEU
模板!以玉米
>&!?"
为内
参对照!采用
G/>b6/<4W62V::0G9
[
:V5.]
"
DLH)
UKF
#!利用
D.>)U6XEbR1,
实时荧光定量
AEU
仪
进行实时荧光检测反应程序为
1_%"/
&
1_
/
!
@
5
!_
#
&_%"/
!
$"
个循环采用
!
(
%%
E<
进行数据的相对定量分析!每个处理的时间段和对
照时间段的样品均设
%
个重复
表
B
!
1234,$
基因全长扩增引物序列
C6?7:#
!
AV.5:V/9/:XZ>V=7>0.0
@
>Z$%!"#!
@
:0:/
基因名称
2:0:065:
正向引物
b>VS6VX
[
V.5:V
反向引物
U:W:V/:
[
V.5:V
退火温度
@
5
%
_
$%!"#!
&
# KC22KCCC2CCCKEKKCC2KECE CCKEE22CE2EC22C2K $*,
$%!"#!
&
! KC2KKC2K22KKEKCKEKKC EKKKEKE2C2KCCCC2CEC %*!
$%!"#!
&
"# KC22ECECEKK2KK2CC2E CEKKEKE2KCCCEKE2ECK %*$
$%!"#!
&
"! KC2CCEC22EK222CKEK CEK2ECCCEC2CKKE22CC *$
$%!"#!
&
"% KC22K22KC2KCC2C2KC2K CEK22E22EC2EK22CCC *$
$%!"#!
&
"$ KC22E2KEEE2E2EECE CCKEK2EECEKKE2C22C2C $*"
$%!"#!
&
" KC2K2CCKEECEC2E2E2 CCKEK2EECEKKC2C22C2 $*,
$%!"#!
&
", KC22KKK2CECKEEKKKC2 CEK2ECECECECKKE222 %*!
$%!"#!
&
"+ KC22KEKEE2K2CKEE2E CEK22C2EEC2EK22CC2 $*"
表
$
!
1234,$
基因荧光定量引物序列
C6?7:!
!
JUC)AEU
[
V.5:V/9/:XZ>V$%!"#!
@
:0:/
基因名称
2:0:065:
正向引物
b>VS6VX
[
V.5:V
反向引物
U:W:V/:
[
V.5:V
退火温度
@
5
%
_
$%!"#!
&
# KEC22K2E2KKEK2CKKKC C2KEEC2KCKKE2KEECE $*"
$%!"#!
&
! C2CCECC2K2KCCKEEKE 22CEEEK2CKCKC2KECE $*"
$%!"#!
&
"# 2ECEECEC2C2KKC2CE CCEECC2ECEC2CEECC %*,
$%!"#!
&
"! C2KK2CEKECK2K2KCK KC2CKKE2KKCKK2K22 %*,
$%!"#!
&
"% E2KC2K2KK2CC2KK2KK2 EEKEEKK2KEEK2CCKC %*,
$%!"#!
&
"$ CC222E2CCCK222KEKE KEKK2EC2KK2EC2K22KE2 $*&
$%!"#!
&
" EKK2KKCKK2EKKKEC2C K2CEKCEK2KKCK2CC2C %*,
$%!"#!
&
", 2EKCKEEC2K2KKCK2EK KCK2EKCEE2K2CCC2KE !*"
$%!"#!
&
"+ 2EK22ECEKCCC2KCKEC 22CEECCECCEKKECCECE ,*,
>&!?"
"内参#
KECCE22EKCC2CC2K22 KK2CE22CK2KKKEEK2KC ,*"
,##
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
!!
结果与分析
$CB
!
1234,$
基因家族及其序列特征分析
通过同源比对和氨基酸序列的分析!在玉米
D+%
的基因组序列中鉴定出
!
个
!"#!
基因!分别
命名为
$%!"#!
&
#
"序列号
2UT3T!2%&#+"1
#和
$%!"#!
&
!
"序列号
2UT3T!2$,$+!
#!并通过
在结构域
AZ65
数据库中比对鉴定出其余
+
个
$%8
!"#!
基因家族成员!分别命名为
$%!"#!
&
"#
#
$%!"#!
&
"+
对其蛋白质序列进行分析!得到相
应的氨基酸数目(等电点和分子量"表
%
#经保守
结构域分析发现!该基因家族的氨基酸序列中存在
#
个泛素结合酶
4!
的催化结构域
IDE=
"图
#
#!其
中!半胱氨酸是重要保守氨基酸!为泛素结合酶复合
表
G
!
玉米自交系
JKG
中
1234,$
基因家族成员的蛋白特征
C6?7:%
!
AV><:.0=;6V6=<:V./<.=/>Z$%!"#!
@
:0:Z65.7
8
5:5?:V/ZV>556.Q:.0?V:X7.0:D+%
序列号
K==://.>0095?:V
基因名称
AV>
[
>/:X065:
推测氨基酸
A9<6<.W:65.0>6=.X
长度
P:0
@
<;
%
66
分子量
T>7:=976VS:.
@
;<
%
\F
等电点
[
L
位置
P>=6<.>0
2UT3T!2%&#+"1 $%!"#!
&
# &+# 1,*%+ $*++ E;V,
2UT3T!2$,$+! $%!"#!
&
! &+# 1,*%+ $*+$ E;V1
2UT3T!2"#"$," $%!"#!
&
"# %+% $#*%1 &*%1 E;V%
2UT3T!2"&,&% $%!"#!
&
"! !,+ %&*%, ,*&% E;V%
2UT3T!2#!%#1 $%!"#!
&
"% %&$ $%*# $*1# E;V%
2UT3T!2"&&$1 $%!"#!
&
"$ "+ ,*&+ *,# E;V,
2UT3T!2"!+$, $%!"#!
&
" !" &*%+ *$! E;V&
2UT3T!2"+&%," $%!"#!
&
", ##"! #!*!" $* E;V&
2UT3T!2#!!""% $%!"#!
&
"+ $%& $1*,% *#$ E;V&
图
#
!
玉米
$%!"#!
基因家族氨基酸序列比对
图中横线部分为
IDE=
保守功能域!星号处为各序列中的催化位点
b.
@
*#
!
K7.
@
05:0<>Z65.0>6=.X/:
Y
9:0=:/>Z$%!"#!
@
:0:Z65.7
8
.056.Q:
C;:=>0/:VW6<.W:Z90=<.>0X>56.0IDE=./90X:V7.0:X
!
60X<;:6/<:V./\.0X.=6<:/<;:=6<67
8
<.=/.<:.0<;:/:/:
Y
9:0=:/
+##
&
期
!!!!!!!!!!!
田跃辉!等$玉米
$%!"#!
基因家族克隆及其低磷胁迫下的表达
体的形成起到重要的活化作用将玉米
ABH!
与
拟南芥(水稻(大豆等植物的
ABH!
进行比对!并用
邻接法"
M:.
@
;?>V)a>.0.0
@
!
Ma
#构建系统发育树"图
!
#从图中可以看出!该家族主要分为
%
个类群!其
中
35ABH!
&
#
(
35ABH!
&
!
聚为一个类群!且与水
稻(大麦和短柄草的
ABH!
亲缘关系最近!
35)
ABH!
&
B!
和
35ABH!
&
B,
聚在第二分支!与拟南
芥
ABH!
进化距离较近!其余则聚为第三类群
$C$
!
1234,$
基因克隆及突变位点分析
利用设计的
$%!"#!
基因的
1
对引物!以自
交系
#+&
苗期的
=FMK
为模板进行
AEU
扩增!产物
大小和预期相符!并通过
FMK/<6V
和
FMKTKM
对
测序结果进行分析结果表明!
$%!"#!
基因序列
在自交系
#+&
和
D+%
间存在碱基突变!并导致
$%8
!"#!
&
"#
(
$%!"#!
&
"$
和
$%!"#!
&
",
的氨
基酸序列发生变化"表
$
#其中!在
35ABH!
&
B#
氨基酸序列的
IDE=
保守结构域内酪氨酸突变为半
胱氨酸!而半胱氨酸在泛素结合酶复合体形成中起
到非常关键的活化作用!这一变化是否与磷转运调
控有关值得进一步研究
$CG
!
1234,$
家族成员的不同组织表达分析
为进一步分析
$%!"#!
基因在玉米中的表达
模式!选用
!
种玉米基因型自交系材料
#+&
和
1+&!
为研究对象荧光定量结果表明!
$%!"#!
基因家
族成员在低磷胁迫处理下均有表达!且呈现不同的
表达模式!主要表现在不同基因型之间(叶与根组织
之间的显著差异"图
%
#低磷胁迫处理下!
$%8
!"#!
基因在自交系
#+&
根和叶中上调表达的
时段比自交系
1+&!
上调表达的时段多!其中!尤以
$%!"#!
&
"!
和
$%!"#!
&
"$
最为明显此外!
图
!
!
不同植物
!"#!
基因氨基酸序列的进化树分析
图中分支点的数字表示
D>>[
验证中基于
#"""
次重复该节点
可信度的百分比&标尺代表遗传距离&选用的
ABH!
蛋白序列
分别为拟南芥
ABH!
"
KC!2%%++"
#(水稻
ABH!
"
H/"
@
$&%1"
#(
大豆
ABH!
"
27
8
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@
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#(本氏烟
ABH!
"
4I%+&1!
#(
大麦
ABH!
"
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#和短柄草
ABH!
"
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表
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!
1234,$
家族基因在自交系
BKL
中的突变位点分析
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!
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基因名称
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&
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#谷氨酸
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"
!#1,
#谷氨酸
279<65.=6=.X
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&
!
ECE
"
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#亮氨酸
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"
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#丝氨酸
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"
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#酪氨酸
C
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&
CKE
"
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#酪氨酸
C
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"
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#半胱氨酸
C
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V>/.0:
&
EKE
"
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#组氨酸
B./<.X.0:
$%!"#!
&
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"
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#丙氨酸
K760.0: 2EK
"
,$
#丙氨酸
K760.0:
$%!"#!
&
"%
无突变位点
M>59<60<
无突变位点
M>59<60<
$%!"#!
&
"$
K2C
"
$&$
#丝氨酸
G:V.0:
&
EKC
"
!
#组氨酸
B./<.X.0:
&
KKE
"
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#天门冬酰胺
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&
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无突变位点
M>59<60<
无突变位点
M>59<60<
&##
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
$%!"#!
&
"!
的表达变化特殊!在自交系
1+&!
的 叶中持续上调表达而根中均表现为下调!暗示该基
图
%
!
低磷胁迫下玉米自交系
#+&
"
K
#和
1+&!
"
D
#中
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的表达
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期
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田跃辉!等$玉米
$%!"#!
基因家族克隆及其低磷胁迫下的表达
因在自交系
1+&!
的磷转运中发挥着特殊作用
另外值得关注的是!低磷胁迫
!$
和
1,;
时!
$%!"#!
基因在自交系
1+&!
的不同组织间的表达
差异不大!且多数基因在叶或根中为下调表达而
在自交系
#+&
中!
$%!"#!
基因在叶和根中呈现相
反的表达规律其中!在低磷胁迫
!$;
时!
$%8
!"#!
&
#
和
$%!"#!
&
!
等
+
个基因在叶中上调表
达!其中的
$%!"#!
&
"
上调表达比对照高约
%
倍!而根中有包括
$%!"#!
&
#
在内的
+
个基因表
现为下调&在低磷胁迫
1,;
!除
$%!"#!
&
"$
在叶
中仍上调表达外!其余
&
个基因均表现为下调表达!
同时!在根中除
$%!"#!
&
"#
和
$%!"#!
&
"
仍
表现为下调外!其余
+
个基因均上调表达
综上!自交系
1+&!
根和叶中下调时段居多!初
步推测低磷胁迫下!根中吸收磷的能力增强而叶中
向下运输磷的能力减弱!有利于磷在叶中的积累
在低磷胁迫
!$
和
1,;
!自交系
#+&
的叶和根表达规
律相反!可能是应答低磷的关键时间段!在低磷胁迫
初期"
!$;
#!
$%!"#!
基因在叶中上调表达而根中
下调!从而促进磷在根和叶之间的循环!有利于磷素
在不同组织间的平衡&随着低磷胁迫时间延长至
1,
;
!叶中下调表达而根中上调!则有利于磷在叶中的
积累因此!进一步鉴定
$%!"#!
基因家族成员
应答低磷胁迫的功能和作用!可以加深理解玉米耐
低磷胁迫的分子机制
%
!
讨
!
论
磷元素是核酸与磷脂的结构组成成分!是物质
代谢和能量代谢的活化中间体!广泛参与植物体内
的信号级联传导和生化合成等代谢过程作为不可
或缺的营养元素对作物产量和种质资源特性的保持
起着重要作用!如何提高磷的利用率已成为一个研
究热点
ABH!
序列含有特定的
#
个泛素结合酶
4!
催化"
IDE=
#结构域!参与泛素介导的蛋白降解
途径该途径中在保守的半胱氨酸和泛素
E
末端
形成一个硫酯键!并和泛素连接酶
4%
形成复合体!
在细胞内选择性降解蛋白中起到重要作用!同时广
泛参与植物生长发育相关过程)#1*近年来
4!
蛋白
在植物抗逆胁迫相关的功能逐渐被揭示!蛋白的泛
素化在植物低磷胁迫的信号转导中起到重要作
用)!"*在水稻),*和拟南芥)1*中已报道
!"#!
基因
参与调控叶和根间的磷转运!以维持地上部分和地
下部分间磷素的动态平衡因此!分离和鉴定玉米
中的
!"#!
基因家族成员!进一步了解其低磷响应
分子机制!从而为玉米磷高效分子育种提供优良的
候选基因
利用比较基因组学的研究手段!本研究在玉米
基因组中筛选得到
1
个
!"#!
基因家族成员!并从
自交系
#+&
中分离得到所有家族成员的
EFG
全长
序列通过比对分析发现!
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&
"#
(
$%8
!"#!
&
"$
和
$%!"#!
&
",
序列均发生突变并导
致保守结构域氨基酸序列中也发生变化其中!
$%!"#!
&
"#
的氨基酸突变发生在结构域内部!由
酪氨酸变为半胱氨酸!而半胱氨酸在泛素结合酶复
合体形成中起到非常关键的活化作用因此!上述
基因催化结构域
IDE=
内部氨基酸的突变是否会影
响到该蛋白在后续磷转运上的功能!需要进一步对
该基因进行功能验证通过对野生型拟南芥和
-
0,!
突变体根细胞膜内蛋白质组学分析!发现了
!"#!
下游受到其负调控的蛋白为
ABC#
基因家
族成员"
ABC#
&
#
!
ABC#
&
!
!
ABC#
&
%
!
ABC#
&
$
#和
ABb#
)
!#
*
!并且
ABH!
通过蛋白泛素化机制直接在
内质网膜系统降解
ABC#/
!并与细胞膜系统的
MPK
调控因子相互作用促使质膜上的
ABC#/
泛素
化!从而证实了
!"#!
基因在细胞内介导泛素化的
关键作用)!!*
有研究报道指出!在低磷转运途径中!根和叶中
磷响应的分子机制可能会不同)!%*!本研究定量结果
证实了部分家族成员在低磷胁迫
!$
和
1,;
!自交系
#+&
的根和叶中表达量变化呈现相反的趋势!而自
交系
1+&!
的叶和根中则呈现出了相似的表达特征
这种不同基因型组织间的差异与磷利用效率有一定
的关联!从上述两个低磷处理的时间段分析得到!该
家族基因表达特征利于自交系
#+&
根和叶间磷的平
衡!而在自交系
1+&!
的叶中磷得到一定程度的积
累同时!低磷胁迫
#!;
内!两种自交系的
$%8
!"#!
家族成员在根中总体表现为下调表达!推测
该基因上游存在重要调控因子抑制
$%!"#!
基因
的表达!从而有利于积累根部的
ABC#/
等重要的
磷转运蛋白!促进磷的吸收另外!低磷胁迫
1,;
时!在自交系
#+&
叶和根中!
$%!"#!
&
"#
基因均
为下调表达!且在自交系
1+&!
根和叶中所有时段均
表现为下调!可能被抑制表达的时间比其它基因长!
利于根部磷的吸收和叶中磷的积累值得关注的
是!
$%!"#!
&
"!
在自交系
1+&!
的根和叶中表达
模式明显不同!在根中持续下调表达有利于根对磷
的吸收!而在叶中的上调表达促使磷从叶向根的转
运!因此!该基因有可能在维持地上部分和地下部分
"!#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
磷素的平衡中起到重要作用然而!在植物组织间
的信号转导途径尚待进一步研究!
$%!"#!
家族成
员在两种基因型自交系中的表达规律也将为进一步
探索和揭示
!"#!
基因在低磷响应长距离运输机
制中的作用奠定基础
参考文献!
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