菊芋抗逆性评估及HtCPI基因的克隆与表达分析

Cloning and expression analysis of HtCPI gene with the evaluation of the stress resistance in Helianthus tuberosus

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摘要在逆境胁迫测试的基础上,利用RT-PCR技术从菊芋叶片中克隆了半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因的完全开放阅读框序列,并进行了生物信息学和胁迫表达分析.结果表明:获得的基因序列具有半胱氨酸蛋白酶抑制剂特征性的结构域,HtCPI由333 bp的核苷酸组成;蛋白质结构预测,HtCPI推定的HtCY蛋白具有跨膜结构和信号肽;系统进化树分析,HtCY与山杨的CY蛋白相似性为96％,与姜黄的CY相似性为94％;经氨基酸序列比对,推断该蛋白有一个高度保守的QKVKQ结构域和一个保守的LAKFAVDHHN结构域;蛋白质亚细胞定位结果表明,HtCY可能位于内质网上.组织特异性检测表明,HtCPI在菊芋根、茎、叶中均有表达,在茎中的表达量最高.实时定量荧光PCR分析表明,水杨酸、氯化钠、氯化铝和聚乙二醇等处理均能诱导菊芋根和叶中HtCPI基因表达上调;荧光定量分析显示,虽然在不同的胁迫因子条件下其上调的程度有一定的差异,但均在4h后表达量发生明显的上升,即对水杨酸、氯化钠、氯化铝和聚乙二醇等处理均存在转录响应.推测该基因参与了菊芋对生物或非生物胁迫的防御机制.