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$
!"#%(#!(#0
&修改稿收到日期$
!"#$("#(!%
基金项目$国家自然科学基金"
%#"+"#$0
#&石河子大学高层次人才启动项目"
1234!""0"!
#&新世纪优秀人才支持计划"
5267(#!(#"!
#
作者简介$赵云霞"
#080&
#!女!在读硕士研究生!主要从事植物分子遗传学研究
6(9:-;
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#+%*AB9
"
通信作者$黄先忠!博士!副教授!主要从事植物分子遗传学研究
6(9:-;
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C
@#"+
!
#+%*AB9
新疆无苞芥类钙调素蛋白基因
,
1
234$%
的克隆与分析
赵云霞!魏艳玲!黄先忠"
"石河子大学 生命科学学院!农业生物技术重点实验室!新疆石河子
8%!""%
#
摘
!
要$通过对无苞芥幼苗
AD5E
文库的随机克隆测序分析!获得
#
条与拟南芥编码类钙调素
#%
"
A:;9BF=;-/(
;-GH#%
!
2IJ#%
#高度相似的
6K7
"
LH/M:/G
登录号为
N3#)!!8)
#利用
17(O21
技术从无苞芥
AD5E
中克隆了该
基因!命名为
!
"
#$%#%
!该基因开放阅读框"
P1Q
#为
$$R
S
!编码
#$8
个氨基酸生物信息学分析表明!
P
S
2(
IJ#%
蛋白的二级结构含有
$
个
2:
!T结合基序"
6Q(@:/F.
#结构!是一个亲水蛋白!无信号肽!无跨膜区域!为非跨
膜蛋白&同源建模发现该蛋白包含
8
个
"
(
螺旋结构和
#"
个
#
(
转角系统进化树分析表明!
!
"
#$%#%
编码产物与
拟南芥
EU2IJ#%
和
EU2IJ#$
进化关系较近!属于同一进化分支半定量
17(O21
结果显示!
!
"
#$%#%
基因在
无苞芥的不同组织中都有表达!在根中表达量最高&高盐胁迫处理
+
$
!$@
!
!
"
#$%#%
基因的表达明显增强!随后
逐渐恢复正常表达水平&低温)干旱和
EME
处理
+@
后基因表达明显上调!并且一直保持较高的表达水平研究表
明!
"
#$%#%
基因在无苞芥逆境胁迫中可能起着重要作用
关键词$无苞芥&类钙调素蛋白
#%
&基因表达&抗逆
中图分类号$
V8)
&
V8+
文献标志码$
E
&"()*(!+,
-
.)//#"(0(*
1
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1
234$%2."3,*-5$($6-.&
1
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1
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6K7
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S
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S
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S
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S
]BUH-/
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C
-U-./BU:U]:/.9H9R]:/H
S
]BUH-/*7@HUH]U-:]
<
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<
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S
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9BFH;.@BaHFU@:U-UAB/U:-/HFH-
C
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"
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S
2IJ#%
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S
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C
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S
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S
2IJ#%F-.
S
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<
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R]B:FH]H>
S
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S
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S
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#5
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B^]:U;H:.U+@*P=]]H.H:]A@-/F-A:UHFU@:U!
"
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S
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<
HF:/-9
S
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<
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1
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S
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&
C
H/HH>
S
]H..-B/
&
.U]H..UB;H]:/AH
!!
植物钙信号是指植物细胞通过胞内钙离子
"
2:
!T
#浓度水平发生瞬时)持续或者振荡变化从而
对各种刺激做出的反应大量的研究已证实!几乎
所有胞外刺激都可以诱导植物
2:
!T信号产生!其中
包括光)触摸)重力)植物激素)各种生物和非生物逆
境等*#+因此!
2:
!T信号几乎介导了植物生长发育
过程中的所有过程!包括种子萌发)植物生长)开花)
结实)衰老)死亡以及对环境的适应可以说!
2:
!T
信号是植物生命活动中不可缺少的部分!因此了解
2:
!T信号对整个信号转导途径是非常重要的
2:
!T信号传递机制的研究表明!真核生物中存
在三类钙信号系统$钙调素蛋白 *"
A:;9BF=;-/
!
2:I
#!包 括 类 钙 调 素 蛋 白 "
A:;9BF=;-/(;-GH
!
2IJ
#+)类钙调神经素
M
亚基蛋白"
A:;A-/H=]-/M(
;-GH
!
2MJ
#和
2:
!T 依赖蛋白激酶"
2:
!T
(FH
S
H/FH/U
S
]BUH-/G-/:.H.
!
2DO#其中
2:I.
存在于所有
真核生物中!而
2IJ.
)
2DO\.
)
2MJ.
仅存在于植
物和一些原生生物中*!+
2:I.
是一类分布最广)
有重要生物学功能的
2:
!T受体蛋白
2:I.
自身没
有激酶活性!必须通过结合
2:
!T形成
2:
!T
(2:I
复
合体!才能诱导分子构象发生改变从而激活下游各
类靶蛋白*%+!调控植物的细胞分裂)伸长)发育和抗
逆等当细胞受到环境刺激后!胞外
2:
!T的涌入和
胞内钙库释放会使胞质自由
2:
!T浓度升高!升高后
的
2:
!T会启动钙信号途径!激活
2:I

2:I
会进
一步激活
2:
!T
%
2:I
依赖的蛋白激酶"
2:I#或
2:I
结合蛋白"
2:IMO.
#!蛋白激酶的活化会导致
代谢的关键酶或转录因子活化!从而完成对细胞代
谢活动或某些基因表达的调节在植物中存在着多
种
2:I
基因!与它们编码相似的蛋白称类钙调素蛋
白"
2IJ.
#!与典型的
2:I
相比!
2IJ.
含有不同数
量的
6Q(@:/F
结构*$+大部分
2IJ.
均为胞质蛋
白!仅有小部分
2IJ.
经脂质修饰后与膜结合植
物中多种
2IJ.
的存在进一步增强了
2:
!T信号介
导的信号网络的多样性和复杂性近年来!
2:
!T
%
2:I
在植物胁迫生理方面的作用已在拟南芥"
&(5
)*+,
"
-*-23(.*(4(
#
*
)
+
)水稻"
!
6
7(-(2*8(
#
*
+
+
)小麦
"
9*2*:0/(;-2*80/
#
*

+
)玉米"
<;(/(
6
-
#
*
8
+等作物
的研究领域得到了广泛的关注对于模式植物拟南
芥和水稻的研究表明!同种植物中存在不同的
2:I
和
2IJ
蛋白!在感受和鉴别不同环境刺激的
2:
!T
信号中起着重要作用!但是这些蛋白的分子机理和
生理上的区别还是很不清楚
无苞芥又名小拟南芥 "
!.*/(()*+,
"
-*-
"
0/*5
.(
!异种名之一
&()*+,
"
-*-
"
0/*.(
#为十字花科无
苞芥属早春短命植物!在新疆半干旱半盐碱化的土
地上分布广泛无苞芥具有光合力强!繁殖率高!适
应干旱气候等生物学特性!而且具有耐高盐胁迫的
生理特性*0(#"+进化分析显示!无苞芥和拟南芥大
约分化于一千万年以前*##+无苞芥是植物生物学
研究较好的材料!可以利用它研究平行进化的同源
基因和进化中产生的新基因近年来我们一直以无
苞芥为研究材料!开展了遗传转化方面的研究*#"+
并相继克隆了
5:
T
%
W
T 逆向转运蛋白相关基因
&
"
=>?#
*
#!
+和液泡膜
W
T
(OO:.H
基因
!
"
@A
*
#%
+

前期构建了无苞芥经高盐胁迫幼苗的全长
AD5E
文库*#$+本研究通过对无苞芥
AD5E
文库的随机
克隆测序分析!获得
#
条与拟南芥编码的类钙调素
#%
"
A:;9BF=;-/(;-GH#%
!
2IJ#%
#高度相似的
6K7

采用
17(O21
技术从无苞芥
AD5E
中克隆了无苞
芥类钙调素蛋白基因
!
"
#$%#%
!分析了该蛋白的
理化性质)结构域)跨膜特性)系统进化和三级结构
等!并分析该基因在不同组织和不同胁迫下的表达
特征!为将来进一步研究该基因的功能打下基础
#
!
材料和方法
$*$
!
材
!
料
无苞芥种子采自于石河子蘑菇湖周边的盐碱
地大肠杆菌
DW)
"
由本实验室保存&植物总
15E
提取试剂盒购自
7-:/
C
H/
公司&反转录试剂盒"
I(
IJb1H_H].H7]:/.A]-
S
U:.H
#&克隆载体
S
ID#8(7
)
ZO7L
)
4(
C
:;
)
D6O2
等均购自
O]B9H
C
:
公司&
F57O
!
D5E
分子量
I:]GH]
%
!
6>9(
B
等购自
7:\:1:
公
司!其它试剂均为国产分析纯
$*B
!
方
!
法
$CBC$
!
总
DE0
提取及
?FE0
合成
!
取
#""9
C
无
苞芥幼苗的叶片于研钵中迅速加液氮研磨!采用
7-:/
C
H/
公司的植物总
15E
提取试剂盒提取总
15E
!经琼脂糖凝胶电泳检测!质量完好的
15E
置
&8"c
保存备用参照
O]B9H
C
:
公司提供的试剂
!%$
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
盒说明书合成
AD5E
链
$CBCB
!
无苞芥
,
1
234$%
基因的克隆
!
根据无苞
芥全长
AD5E
文库单克隆测序结果获得的
6K7
序
列"
LH/M:/G
登录号
N3#)!!8)
#!利用
52MZ
中
P1Q
Q-/FH]
工具"
aaa*/AR-*/;9*/-@*
C
B_
%
C
B]^
%
C
B]^*
@U9;
#分析该
6K7
的完整开放阅读框"
P1Q
#设计
该
P1Q
引物
P
S
2IJ#%(Q
和
P
S
2IJ#%(1
"表
#
#!
以上面合成的
AD5E
为模板进行
17(O21
扩增!体
系为
!"
&
J
!含
AD5E!
&
J
"
)"/
C
#)
#"d6>9(
B
M=^^ H]!*"
&
J
)
!*)99B;
%
JF57O.#*)
&
J
)
#"
&
9B;
%
J
的上下游引物各
"*)
&
J
)
)[
%
&
J
的
6>
9(
B
"*!
&
J
反应程序为
0$c
预变性
$9-/
&
0$c
$).
!
+"c$).
!
!c$".
!
%"
个循环后!
!c
延伸
#"9-/
用
#e
琼脂糖凝胶电泳检测并回收
O21
产
物!与
S
ID#8(7
载体连接)转化
DW):
感受态细
胞!将鉴定正确的阳性克隆质粒送北京六合华大基
因有限公司测序
$CBC%
!
,
1
234$%
基因生物信息学分析
!
利用
O]BUO:]:9
工具 "
@UU
S
$%%
aaa*H>
S
:.
<
*A@
%
UBB;.
%
S
]BU
S
:]:9*@U9J
#对
P
S
2IJ#%
蛋白质相对分子质
量)氨基酸组成)等电点)疏水性等基本理化性质进
行分析*#)+
K-
C
/:;O
"
@UU
S
$%%
C
H/B9H*AR.*FU=*FG
%
.H]_-AH.
%
K-
C
/:;O($*#
%#分析信号肽&
7IWII
"
@U(
U
S
$%%
aaa*AR.*FU=*FG
%
.H]_-AH.
%
7IWII(!*"
%#
预测跨膜区&利用
52MZ
中
2DD
"
2B/.H]_HFDB(
9:-/D:U:R:.H
#程序"
@UU
S
$%%
aaa*/AR-*/;9*/-@*
C
B_
%
AFF
#进行保守结构域分析&利用
Ka-..9BFH;
"
@UU
S
$%%
.a-..9BFH;*H>
S
:.
<
*B]
C
%#进行蛋白质同源
建模分析*#++
I6LE$*"
进行基因家族的系统进化分析*#+!
利用
2;=.U:;Y
程序比对氨基酸序列!
5H-
C
@RB](
NB-/-/
C
方法构建进化树!其中进行
#"""
次
MBBU(
.U]:
S
分析以使得分枝的结果更可靠
$CBCG
!
,
1
234$%
基因组织表达分析
!
无苞芥根)
茎)叶)花)果荚的总
15E
的提取!
AD5E
模板的制
备同
$*B*$
采用半定量
17(O21
方法分析
!
"
#(
表
$
!
本研究所用的
8&D
引物
7:R;H#
!
O21
S
]-9H].=.HF-/U@-..U=F
<
引物名称
O]-9H]
引物序列
O]-9H].H
`
=H/AH
"
)f
#
%f
#
功能
Q=/AU-B/
P
S
2IJ#%(Q
P
S
2IJ#%(1
E7LLLLEEELE7LL727LEL2LE2
72E277EL2EE22E72277L27E7
基因克隆
LH/HA;B/H
P
S
2IJ#%(17(Q
P
S
2IJ#%(17(1
EAU-/!(Q
EAU-/!(1
2E227LEELE2LLEE22E77
722E2272277LE722E272
2E27L7L22EE727E2LELLL7
2E2EEE2LELLL27LLEE2EEL
基因表达
LH/H
H>
S
]H..-B/
$%#%
基因在不同组织的表达情况基因特异引物
为
P
S
2IJ#%(17(Q
和
P
S
2IJ#%(17(1
!内参引物
为无苞芥的肌动蛋白基因
&:2*4!
"
LH/M:/G
登录号
N3#)#00#
#"表
#
#在
!"
&
J
的反应体系中!含
AD(
5E)"/
C
)
#"d]9(
B
M=^^ H]!*"
&
J
)
!*)99B;
%
J
F57O.#*)
&
J
)
#"
&
9B;
%
J
的上下游引物各
"*)
&
J
)
[
%
&
J
的
]9(
B
"*!
&
J
反应程序为
0$c
预
变性
$9-/
&
0$c$".
!
+"c$".
!
!c$".
!
+
个
循环后!
!c
延伸
#"9-/

O21
产物经
#*!e
琼脂
糖凝胶电泳检测并照相
$CBCH
!
,
1
234$%
基因逆境胁迫表达分析
!
用半
定量
17(O21
的方法!分析无苞芥在胁迫条件下
!
"
#$%#%
基因的表达水平将无苞芥种子播种在
#
%
!IK
培养基!其成分含
#e
葡萄糖)
!*!
C
%
JIK
"
D=A@H^:M-BA@H9-H
)
5HU@H];:/F
#)
"*")e I6K
"
E9H].@:9
!
E9H]-A:
#和
"*8e
琼脂!
S
W)*8
将
播种后的培养皿放入
!!c
的恒温培养箱内培养!培
养
#
周后!于
!
$
%
片真叶期!进行各种胁迫处理
盐胁迫处理$将幼苗转到含
!""99B;
%
J5:2;
的
#
%
!IK
固体培养基上分别处理
"
)
+
)
#!
)
!$
)
$8
和
!@
&低温胁迫处理$将培养皿放入
$c
恒温培养箱
分别生长
"
)
!
)
$
)
+
)
8
和
#!@
&干旱胁迫处理$将幼苗
转到含
!"e O6L
的
#
%
!IK
液体培养基中分别培
养
"
)
!
)
$
)
+
)
8
和
#!@
&
EME
胁迫处理$将幼苗转到
含
#""
&
9B;
%
JEME
的
#
%
!IK
液体培养基中分别
培养
"
)
!
)
$
)
+
)
8
和
#!@
收集各处理幼苗!提取总
15E
及制备
AD5E
模板同
$*B*$
基因特异引物
为
P
S
2IJ#%(17(Q
和
P
S
2IJ#%(17(1
!内参引物
为
&:2*4!
"表
#
#!半定量
17(O21
方法同
$*B*G

!
!
结果与分析
BC$
!
无苞芥
,
1
234$%
基因的克隆与生物信息学
分析
根据对无苞芥幼苗
AD5E
文库测序分析的结
果!发现
#
个
6K7
序列与拟南芥类钙调素蛋白基因
#$%#%
的氨基酸序列相似性为
0+*!e
!分析该
6K7
序列含有一个最大的
P1Q
!根据
P1Q
序列设
计引物!通过
17(O21
技术从无苞芥
AD5E
中扩增
出了该基因的
P1Q
序列测序分析后发现该
P1Q
实际大小为
$$R
S
!推测编码
#$8
个氨基酸"图
#
#!
将该基因命名为
!
"
#$%#%
预测其分子量为
#+*)!GD
!等电点为
$*+$
&保守结构域预测表明!
P
S
2IJ#%
蛋白具有
$
个
6Q(@:/F.
家族结构域!
2:
!T结合区域主要位于第
!!
$
+
和
0%
$
#$"
位氨
%%$
%
期
!!!!!!!!!!!
赵云霞!等$新疆无苞芥类钙调素蛋白基因
!
"
#$%#%
的克隆与分析
基酸残基!共有
#)
个
2:
!T结合位点"图
!
#通过
K-
C
/:;O
分析表明该蛋白不含信号肽!说明
P
S
2(
IJ#%
不是一种膜蛋白或分泌蛋白&跨膜域分析表
明!该蛋白不含跨膜区用
S
]BU.A:;H
分析
P
S
2(
IJ#%
蛋白氨基酸序列的亲水性%疏水性!在多肽链
第
8%
位的精氨酸"
1
#具有最低分值
&!*"
!第
#"#
位的丙氨酸"
E
#具有最高分值
#*)+
"图
%
#按照亲
水性越强氨基酸分值越低和疏水性越强分值越高的
规律!从整条链来看亲水性氨基酸多于疏水性氨基
酸!且在整个肽链中分布较均匀!说明
P
S
2IJ#%
蛋
白是一个亲水性蛋白
P
S
2IJ#%
蛋白同源建模表明!该蛋白结构与
EU2IJ#%
蛋白结构"
S
FR
号为
V0$E3$
#相似!其含
有
8
个
"
(
螺旋结构分别位于
8
$
!#
)
%#
$
$#
)
$
$
)%
)
+)
$
%
)
8
$
0!
)
#"!
$
###
)
##8
$
#!8
和
#%8
$
#$)
位氨基酸残基&有
#"
个
#
(
转角!其中
+
个
M
型
#
(
转角分别位于氨基酸序列的
!
$
)
)
!!
$
!)
)
)+
$
)0
)
0%
$
0+
)
#!0
$
#%!
和
#$)
$
#$8
位氨基酸残基!
$
个
L
型
#
(
转角分别位于氨基酸序列的
!#
$
!%
)
0!
$
0$
)
#!8
$
#%"
和
#$)
$
#$
位氨基酸残基"图
$
#
图
#
!
!
"
#$%#%
基因核苷酸序列及推测氨基酸序列
方框表示起始密码子&
$
表示终止密码子
Q-
C
*#
!
5=A;HBU-FH:/F:9-/B:A-F.
.H
`
=H/AH.B^!
"
#$%#%
C
H/H
Q]:9H-..U:]UABFB/
&
$
-/F-A:UH.UH]9-/:U-B/ABFB/
图
!
!
P
S
2IJ#%
蛋白的
6Q
手型保守
结构域和
2:
!T结合位点
6Q@
表示
6Q
手型结构&
6Q@.=
S
H]^:9-;
<
表示
6Q@
超家族&
O73""#8$
表示钙调素结构域
Q-
C
*!
!
2:
!T
R-/F-/
C
.-UH.:/FAB/.H]_HF
6Q(@:/FFB9:-/.-/P
S
2IJ#%
6Q@-.6Q(@:/FFB9:-/.
&
6Q@.=
S
H]^:9-;
<
-.6Q(@:/F
FB9:-/.=
S
H]^:9-;
<
&
O73""#8$-.A:;9BF=;-/FB9:-/.
!!
利用
M;:.U
进行无苞芥
!
"
#$%#%
基因编码氨基
酸序列的同源比对!获得相似性在
"e
以上的
0
个
物种的序列$拟南芥
EU2IJ#%
"
&()*+,
"
-*-23(.*(4(
!
5O
(
#!+0)*#
#和
EU2IJ#$
"
5O
(
#+$"*#
#)黄瓜
2.2IJ#%
"
#0:0/*--(2*80-
!
4O
(
""$#$0$!*#
#)山羊
草
EHU2IJ
"
&;
C
*.,
"
-2(0-:3*
!
6I7#%0#+*#
#)番茄
K;2IJ#%
"
D,.(40/.
6
:,
"
;-*:0/
!
4O
(
""$!%$0$)*#
#)
水稻
P.2IJ
"
!
6
7(-(2*8(
!
5O
(
""#"+"8+!*#
#)草莓
Q_2IJ#%
"
E(
C
(*(8;-:(
!
4O
(
""$!08+0#*#
#)短
柄草
MF2IJ
"
F(:3
6"
,+*0/ +*-2(:3
6
,4
!
4O
(
""%)%%"*#
#和鹰嘴豆
2:2IJ#%
"
#*:;(*;2*5
40/
!
4O
(
""$)##+)!*#
#经
2;=.U:;4!*"
比对表
明!在
!"
$
)"
位氨基酸中各物种蛋白的相似性较
高!从
#""
个氨基酸以后相似性较低"图
)
#!可能是
由于在该蛋白
5
端有相同的
2:
!T 结合结构
6Q(
@:/F.
!而不保守的
2
端结构决定了各自特定的功
图
%
!
P
S
2IJ#%
蛋白的亲水性预测
得分为负值表示亲水性氨基酸!得分为正值表示疏水性氨基酸&
第
8%
位的精氨酸分值最低!第
#"#
位的丙氨酸分值最高
Q-
C
*%
!
O]HF-AUHF@
<
F]B
S
@BR-A-U
<
B^:9-/B:A-F
.H
`
=H/AHB^ P
S
2IJ#%
S
]BUH-/
5H
C
:U-_H.AB]H.-/F-A:UHU@H@
<
F]B
S
@-;-A:9-/B:A-F.
!
S
B.-U-_H-/F-A:UH@
<
F]B
S
@BR-A:9-/B:A-F.
&
U@H8%U@B^
:]
C
-/-/H
"
1
#
a-U@U@H;BaH.U.AB]H
!
#"#U@B^
:;:/-/H
"
E
#
a-U@U@H@-
C
@H.U.AB]H
图
$
!
P
S
2IJ#%
蛋白的三级结构预测
Q-
C
*$
!
7@]HH(F-9H/.-B/:;AB/.U-U=U-B/
B^ P
S
2IJ#%
S
]BUH-/
$%$
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
图
)
!
无苞芥
P
S
2IJ#%
同其他物种蛋白氨基酸序列的多重比对
Q-
C
*)
!
I=;U-
S
;H.H
`
=H/AH:;-
C
/9H/UB^ P
S
2IJ#%:9-/B:A-F.H
`
=H/AHa-U@U@:UB^BU@H].
S
HA-H.
能!说明不同物种的
2IJ#%
在
2:
!T信号系统中既
具有保守的功能!也可能具有各自不同的功能
从
52MZ
数据库中搜索
EU2IJ.
氨基酸序列!
用
I6LE$*"
构建系统进化树*#+结果显示无苞
芥
P
S
2IJ#%
蛋白与拟南芥
EU2IJ#%
和
EU2(
IJ#$
蛋白位于相同进化枝上"图
8
#!表明
P
S
2(
IJ#%
与
EU2IJ#%
和
EU2IJ#$
亲缘关系较近
BCB
!
,
1
234$%
基因组织表达分析
半定量
17(O21
结果表明!
!
"
#$%#%
基因在
无苞芥的根)茎)叶)花)果荚中均有表达!但表达强
弱不同在
&:2*4!
基因电泳条带亮度一致时!
!
"
#$%#%
基因以根
AD5E
为模板的电泳条带比其
他组织的条带量大!表明
!
"
#$%#%
基因在无苞芥
根中表达量相对较高!但
!
"
#$%#%
不具有明显的
组织特异性"图

#
BC%
!
,
1
234$%
基因逆境胁迫表达分析
半定量
17(O21
实验表明!
""99B;
%
J5:2;
胁迫处理
+@
!
!
"
#$%#%
基因表达明显增强!并且
随着处理时间的延长表达逐渐增强!
$@
时达到最
强!
$8
)
!@
后稍有下降"图

!
E
#
$c
低温)
!"e
O6L
模拟干旱和
#""
&
9B;
%
JEME
胁迫处理
+@
!
!
"
#$%#%
基因表达明显上调!并且直到
#!@
一直
处于较高的表达水平"图

!
M
$
D
#
图
+
!
无苞芥
!
"
#$%#%
基因组织表达模式分析
Q-
C
*+
!
6>
S
]H..-B/
S
:UUH]/.B^!
"
#$%#%
C
H/H
-/F-^^H]H/UU-..=H.B^!.*/(()*+,
"
-*-
"
0/*.(
图

!
不同逆境胁迫下
!
"
#$%#%
基因的表达分析
E*!""99B;
%
J5:2;
&
M*$c
低温&
2*!"eO6L
干旱&
D*#""
&
9B;
%
JEME
Q-
C
*
!
7]:/.A]-
S
UH>
S
]H..-B/;H_H;.B^
!
"
#$%#%
C
H/H-/]H.
S
B/.HUB.U]H..
E*!""99B;
%
J5:2;
&
M*JBa(UH9
S
H]:U=]H$c
&
2*!"eO6LF]B=
C
@U.U]H..
&
D*#""
&
9B;
%
JEME
)%$
%
期
!!!!!!!!!!!
赵云霞!等$新疆无苞芥类钙调素蛋白基因
!
"
#$%#%
的克隆与分析
图
8
!
P
S
2IJ#%
与拟南芥
2IJ.
蛋白的进化树分析
%
表示无苞芥的
P
S
2IJ#%
&分支上的数字表示
MBBU.U]:
S
验证中基于
#"""
次重复该节点可信度的百分比
Q-
C
*8
!
O@
<
;B
C
H/HU-AU]HHB^ P
S
2IJ#%:/FBU@H]2IJ.
S
]BUH-/:9-/B:A-F.H
`
=H/AH.^]B9&()*+,
"
-*-
7]-:/
C
;H-/F-A:UH.P
S
2IJ#%
S
]BUH-/=.HF-/U@-..U=F
<
&
7@H/=9RH].B/U@HR]:/A@H.]H
S
]H.H/UU@H]H;-:R-;-U
<
S
H]AH/UB^ RBBU.U]:
S
_:;=H.R:.HFB/#"""]H
S
;-A:U-B/.
%
!
讨
!
论
2IJ.
是重要的
2:
!T结合蛋白!是细胞
2:
!T信
号传导途径中的主要信号组分拟南芥和水稻的
2IJ.
蛋白预测表明这些
2IJ.
蛋白均含有
#
$
+
个
6Q(@:/F
结构域!大多为
$
个!除此之外!没有其
他已知功能基序!氨基酸残基数目在
8%
$
%%"
之
间*)(++大量实验表明!含有
6Q(@:/F.
的
2IJ.
蛋白
是有功能的!如液泡定位的
EU2IJ#8
"
EU2:I#)
#参
与调控
5:
T
%
W
T逆向转运蛋白
EU5W4#
的活性*#8+!
从而将
5:
T排出细胞质或区隔化在液泡中!提高植物
耐盐性&定位在胞质和核的
EU2IJ$!
%
$%
作为
2:
!T
传感器能够抵御生物和非生物胁迫*#0+&
EU2IJ0
可
通过调节
EME
通路提高植物的耐盐性*!"+&定位在叶
绿体的
2IJ.
在二磷酸核酮糖羧化酶"
1=R-.AB
#装
配过程中起作用*!#+大量实验数据表明
2IJ.
具
有选择
2:
!T或结合靶蛋白的活性*!!(!%+!在植物中存
在不同的钙调素结合蛋白激酶!它们受到钙调素的
不同调节并具有各自特异的作用机制和生理功能
水稻基因组中含有至少
)
个编码
2:I.
和
%!
个编码
2IJ.
的基因家族!而拟南芥的基因组也至
少有
+
个编码
2:I.
和
)"
个编码
2IJ.
的基因家
族成员*!$+!但不同基因的表达特征及功能研究的还
不是十分清楚因此!更多
2IJ.
的生理和生化功
能还有待挖掘无苞芥
!
"
#$%#%
基因!编码
#$8
个氨基酸!预测有
$
个
6Q(@:/F.
结构系统进化分
析表明
!
"
#$%#%
与十字花科物种亲缘关系较近!
氨基酸相似性达到
8"e
以上!与其他物种的关系稍
远!但都含有能够结合
2:
!T的
6Q(@:/F
结构域保
守的
6Q(@:/F.
结构说明
!
"
#$%#%
是一个
6Q(
@:/F
家族成员
!
"
#$%#%
基因在无苞芥各组织
中均有表达!在根中表达量最高!在角果中表达量最
低这表明该基因在不同器官中可能受到不同信号
的诱导
!
"
#$%#%
基因明显受到高盐)低温)干旱
+%$
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
和
EME
的胁迫诱导表达!并且干旱和
EME
胁迫
+
@
后该基因的表达水平明显上调!并一直处于较高
的表达水平这表明!
!
"
#$%#%
基因对逆境胁迫
的响应非常灵敏!其在无苞芥响应逆境生理生态环
境中可能起着重要的作用
高盐)低温)干旱等非生物胁迫对植物特别是农
作物的生长)发育和结实造成严重的不良影响!是全
球农业减产的重要因素*!)+因此!挖掘逆境植物的
抗逆基因!提高植物抗逆能力!对于农作物的高产稳
产有重大的意义目前!我们正在进行无苞芥
AD(
5E
文库的大规模测序分析!以期发现该植物基因
组中所有编码
2:I.
和
2IJ.
蛋白的基因!拟对该
基因家族的组织表达和胁迫表达特征进行详细的分
析!从而进一步挖掘
2IJ.
的基因家族的生理生化
功能!丰富植物
2:
!T信号转导的分子机制
参考文献!
*
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