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香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的克隆与序列分析-论文网

时间:2014-04-10  作者:魏军亚,刘德兵,魏守兴,谢子四,陈业渊
进化树分析结果(图6)表明,香蕉(Musaacuminata)与小果野蕉位于一个组群内亲缘关系最近,与其它几种植物的亲缘关系也较近。表明植物rbcS的氨基酸序列具有较高的保守性,同时也表明本试验所克隆的香蕉rbcS-mc基因是编码1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基的基因序列。

图6香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶氨基酸序列与其它物种氨基酸序列的系统进化树

Fig6Phylogenetictreeofchloroplastribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenasesmallsubunitgeneinbananawithothersspecies

2.7香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基rbcS-mc编码蛋白结构特征

利用ProtScale和Tmpred程序对rbcs-mc编码的蛋白疏水域和跨膜结构进行预测,发现rbcs-mc编码的蛋白不含有疏水域和跨膜结构;利用SignalP对rbcS-mc编码蛋白进行信号肽的预测分析,认为这个蛋白质在36位置具有信号肽,说明rbcs-mc编码蛋白是一个分泌蛋白;利用PSORT软件对rbcS-mc编码蛋白进行蛋白质亚细胞定位预测分析,结果表明rbcs-mc蛋白定位于线粒体和过氧化物酶体;采用SOPMA进行二级结构预测,结果表明rbcs-mc蛋白二级结构主要由α螺旋(helix,27.78%),少量的延伸链(extendstrand,20.00%),β-转角(β-turn,4.44%)和随机卷曲(Randomcoil,47.78%)采用MOTIFSCAN分析,表明rbcS-mc编码的氨基酸中第29-34和133-138位为N-肉豆蔻酰化位点(N-myristoylationsite),第39-41和78-80位为蛋白激酶C的磷酸化位点(proteinkinaseCphosphorylationsite),第68-75位为酪氨酸激酶磷酸化位点(Tyrosinekinasephosphorylationsite),第78-81位为酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点(caseinkinaseIIphosphorylationsite)。NetPhos2.0的分析也发现rbcs-mc蛋白有15个Ser磷酸化位点,9个Thr磷酸化位点,有8个Tyr磷酸化位点,这些位点可能与该基因转录后的调节有关。

3.讨论

光合作用是植物最重要的生理功能之一,而1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶是光合作用中碳同化的关键酶。克隆光合作用中的关键酶RuBPCase基因将为深入探讨光合作用的分子机理和进一步达到调控光合作用的过程提供必要的前提。低温及伴随低温的低光强等非生物胁迫是影响香蕉产量和品质的主要限制因子,其中低温寒害和冻害是我国香蕉产区最主要的自然灾害,对香蕉产量影响很大。因此,加强香蕉抗性机理研究,培育高产量、高品质同时又具有高抗性的香蕉新品种,对增强我国热带亚热带水果在国际上的竞争力具有重大意义。

本研究从低温诱导的香蕉幼苗中分离得到的一个差异片段入手,在充分利用生物信息学的前提下,根据相关芭蕉属rbcS核苷酸保守序列设计引物,利用电子拼接和RT-PCR、RACE等技术,从香蕉中克隆了编码香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因并且与其他物种rbcS类基因的比较分析,探讨香蕉与其他物种的1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶基因的关系,为进一步研究该基因的功能及其利用提供依据。同时rbcs-mc基因的克隆为研究rbcS家族基因在香蕉中的功能创造了条件。下一步的研究工作需要建立完善的香蕉遗传转化体系,通过基因的过量表达和抑制或敲除来研究香蕉rbcs-mc基因的功能,为高产量、高品质高抗性的香蕉新品种的培育奠定理论基础。

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