孫 爽 趙興堂,2 梁楠松,2 劉 穎,2 于 磊,2 劉春浩 覃俊祺 詹亞光,2*

(1.東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150040； 2.東北林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150040)

* 通信作者

* Corresponding author

水曲柳FmABI5基因非生物脅迫及信號(hào)誘導(dǎo)的表達(dá)模式分析

孫 爽1趙興堂1,2梁楠松1,2劉 穎1,2于 磊1,2劉春浩1覃俊祺1詹亞光1,2*

(1.東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150040；2.東北林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150040)

ABI5(abscisic acid-insensitive 5)蛋白是一個(gè)響應(yīng)ABA信號(hào)的堿性亮氨酸拉鏈類(lèi)(basic leucine zipper，bZIP)轉(zhuǎn)錄因子。揭示了水曲柳FmABI5在非生物脅迫下的表達(dá)特征，為該基因在水曲柳中代謝調(diào)控功能的研究奠定基礎(chǔ)。獲得了水曲柳ABI5基因的全長(zhǎng)，命名為FmABI5，應(yīng)用生物信息學(xué)軟件分析了水曲柳FmABI5基因的分子結(jié)構(gòu)特征，利用PEG、低溫(4℃)及鹽(NaCl)進(jìn)行非生物脅迫處理，利用脫落酸(ABA)和赤霉素(GA3)進(jìn)行信號(hào)誘導(dǎo)，分析FmABI5的表達(dá)特征。生物信息學(xué)分析表明該基因全長(zhǎng)1 455 bp，含有完整的開(kāi)放閱讀框，編碼484個(gè)氨基酸。FmABI5為不穩(wěn)定類(lèi)親水性蛋白，不存在信號(hào)肽，具有跨膜能力，α-螺旋、延伸鏈、無(wú)規(guī)則卷曲分布于整個(gè)蛋白。分子進(jìn)化分析結(jié)果表明，水曲柳FmABI5基因與芝麻的遺傳距離較近，說(shuō)明其親緣關(guān)系較近；與馬鈴薯、潘那利番茄、水茄與甜椒的遺傳距離較遠(yuǎn)，說(shuō)明其親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。非生物脅迫結(jié)果表明，F(xiàn)mABI5基因表達(dá)水平隨非生物脅迫處理時(shí)間不同而上下波動(dòng)，但在處理6、48和72 h后，F(xiàn)mABI5基因?qū)?種非生物脅迫處理都上調(diào)表達(dá)，說(shuō)明FmABI5基因?qū)Ψ巧锩{迫具有響應(yīng)。信號(hào)誘導(dǎo)結(jié)果表明，外源的ABA與GA共同調(diào)節(jié)了FmABI5基因的表達(dá)。

水曲柳；FmABI5；生物信息學(xué)分析；非生物脅迫

植物在其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷各種生物、非生物脅迫，各種轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在植物抵御外界脅迫過(guò)程中起著重要的作用。目前已鑒定的堿性域亮氨酸拉鏈(basic domain leucine zipper,bZIP)家族是一類(lèi)與植物抗脅迫有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子[1]，這些轉(zhuǎn)錄因子與特定的順式作用元件結(jié)合，特異地調(diào)控植物在遭受外界脅迫反應(yīng)中相關(guān)功能基因和調(diào)節(jié)基因表達(dá)，最終使植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力提高，能夠正常生長(zhǎng)發(fā)育。ABI5屬于bZIP家族中A亞家族成員之一[2]，在擬南芥(Arabdopsisthaliana)幼苗中，ABI5對(duì)ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和脅迫反應(yīng)起著至關(guān)重要的調(diào)控作用，ABA誘導(dǎo)ABI5表達(dá)[3]。研究表明在小麥(TriticumaestivumL.)[4]、玉米(ZeamaysL.)[5]與水稻(OryzasativaL.)[6]的研究中，ABI5也參與ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及其介導(dǎo)的脅迫相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。此外，ABI5參與植物對(duì)高鹽、干旱、低溫、水楊酸與甘露醇的響應(yīng)，以及胚胎發(fā)育和種子的萌發(fā)。脫落酸(abscisic acid,ABA)作為一種重要的植物激素調(diào)節(jié)著植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的諸多環(huán)節(jié)，如種子和芽的休眠[7]、氣孔關(guān)閉、生物與非生物性脅迫的響應(yīng)[8～9]、以及拮抗其他植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的作用。赤霉素(GA)是植物主要激素之一，也是一種信號(hào)物質(zhì)[10～11]，與ABA在葉片的衰老、種子形成與休眠過(guò)程中共同發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[12]。

水曲柳(Fraxinusmandshurica)系木犀科(Oleaceae)梣屬(Fraxinus)喬木，是東北林區(qū)珍貴的3大硬闊葉樹(shù)種之一，也是紅松混交主要樹(shù)種。水曲柳材質(zhì)優(yōu)良，紋理秀美，是建筑、家具、室內(nèi)裝修、造船、制造軍工器械及膠合板等的優(yōu)良用材[13]。本文分析水曲柳FmABI5的基因序列，研究在低溫(4℃)、鹽(NaCl)、PEG的非生物脅迫下該基因的表達(dá)模式，利用脫落酸(ABA)、赤霉素(GA)對(duì)FmABI5處理，觀(guān)察信號(hào)誘導(dǎo)下FmABI5的表達(dá)模式，以揭示FmABI5在非生物脅迫和信號(hào)誘導(dǎo)下的表達(dá)特征。

1 材料與方法

1.1 材料

取水曲柳15 d幼苗，分別用4℃低溫、NaCl(200 mmol·L-1)[14～16]、干旱(20% w/V PEG6000)[15～16]、ABA(100 μmol·L-1)和GA3(100 μmol·L-1)處理，對(duì)照組不做任何處理，然后在正常條件下繼續(xù)培養(yǎng)，分別于處理后0、6、12、24、48和72 h取樣，平行3次重復(fù)。樣品于-80℃冰箱保存。

1.2 方法

利用在線(xiàn)分析軟件Protparam分析FmABI5氨基酸序列的理化性質(zhì)。利用在線(xiàn)分析軟件ProtScale的Kyte and Doolittle算法分析FmABI5蛋白親水/疏水性。利用在線(xiàn)分析工具Signa-P的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)FmABI5蛋白進(jìn)行預(yù)測(cè)并分析FmABI5蛋白的信號(hào)肽。利用在線(xiàn)工具TMPred預(yù)測(cè)和分析FmABI5蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)。應(yīng)用GOR4分析FmABI5蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)。利用NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)FmABI5基因序列以及推測(cè)的編碼蛋白進(jìn)行同源序列比對(duì)。應(yīng)用PRALINE在線(xiàn)多序列比對(duì)軟件分析對(duì)FmABI5推測(cè)的編碼蛋白以及上述物種中的同源蛋白，進(jìn)行同源序列比對(duì)分析。利用MEGA5.0軟件，應(yīng)用Neighbor-Joining算法構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)[17～18]。

應(yīng)用CTAB法提取水曲柳RNA，將檢測(cè)可用的RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA進(jìn)行RT-PCR,產(chǎn)物長(zhǎng)度在150～250 bp模板為稀釋10倍的cDNA。熒光定量使用Takara(SYBR Green)試劑盒，PCR體系(20 μL)：滅菌蒸餾水6.8 μL，SYBR Premix EX Taq 10 μL，上下游引物各0.4 μL,50×ROX reference dye Ⅱ 0.4 μL，cDNA模板2 μL。利用Applied Biosystems 7500熒光定量PCR儀進(jìn)行擴(kuò)增，反應(yīng)程序：95℃、30 s→95℃、5 s→60℃、34 s(共40個(gè)循環(huán))→95℃、15 s→60℃、1 min→95℃、15 s。每份樣品重復(fù)3次[19]。以水曲柳a-Tubulin基因作為內(nèi)參[20]，計(jì)算FmABI5基因的相對(duì)表達(dá)水平2-ΔΔCT。其中ΔΔCT=(CT靶基因-CT內(nèi)參)處理組-(CT靶基因-CT內(nèi)參)對(duì)照組。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸理化性質(zhì)分析

我們克隆了水曲柳FmABI5全長(zhǎng)基因1 455 bp,編碼484個(gè)氨基酸，含有完整的開(kāi)放閱讀碼框。分析FmABI5理化性質(zhì)，其蛋白等電點(diǎn)(PI)為9.14；不穩(wěn)定系數(shù)為52.46，為不穩(wěn)定的蛋白(不穩(wěn)定系數(shù)大于40時(shí)，預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)為不穩(wěn)定蛋白，反之則為穩(wěn)定蛋白)；總平均疏水性為-0.615，說(shuō)明該蛋白為親水性蛋白。蛋白質(zhì)親疏水性氨基酸的組成是蛋白質(zhì)折疊的主要驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)親水性預(yù)測(cè)可以反映蛋白質(zhì)的折疊情況(>0.5區(qū)域?yàn)槭杷畢^(qū)，<-0.5區(qū)域?yàn)橛H水區(qū)，+0.5～-0.5為兩性區(qū)域)。結(jié)果表明，F(xiàn)mABI5蛋白共有26個(gè)疏水區(qū)，38個(gè)親水區(qū)域。

2.2 信號(hào)肽及跨膜結(jié)構(gòu)域的預(yù)測(cè)和分析

信號(hào)肽是N端的一段氨基酸序列，一般由16～26個(gè)氨基酸殘基組成，指導(dǎo)分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成，在蛋白質(zhì)合成結(jié)束之前被切除，其中包括疏水核心區(qū)、信號(hào)肽的C端和N端。結(jié)果表明，F(xiàn)mABI5不存在信號(hào)肽。

跨膜結(jié)構(gòu)是一段氨基酸片段，一般由20個(gè)左右的疏水性氨基酸殘基組成，主要形成α-螺旋。利用在線(xiàn)工具TMPred對(duì)FmABI5蛋白進(jìn)行跨膜結(jié)構(gòu)分析。圖1表明，F(xiàn)mABI5蛋白可能存在一個(gè)顯著的跨膜螺旋，但是這個(gè)結(jié)構(gòu)的方向有兩種可能：第一種可能為跨膜螺旋位于第342個(gè)氨基酸(亮氨酸)和第360個(gè)氨基酸(丙氨酸)之間，共包括19個(gè)氨基酸，如果N末端定為外側(cè)(o)，C末端為內(nèi)側(cè)(i)，則這個(gè)跨膜螺旋的方向?yàn)閛→I;第二種可能為跨膜螺旋位于第341個(gè)氨基酸(甘氨酸)和第362個(gè)氨基酸(甘氨酸)之間，共含有22個(gè)氨基酸，方向?yàn)閕→o.表明FmABI5蛋白具有跨膜能力，其方向可能是從外到內(nèi)，也可能是從內(nèi)到外，但是兩種方向不可能同時(shí)存在。

圖1 水曲柳FmABI5蛋白跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)和分析Fig.1 Prediction and analysis of FmABI5 protein transmembrane domain in F.mandshurica

2.3 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)域的預(yù)測(cè)與分析

FmABI5蛋白是由44.42%的α螺旋(Alpha helix)、8.47%的延伸鏈(Extandedstrand)和47.11%的無(wú)規(guī)則卷曲(Random coil)所組成的，并且分布于整個(gè)蛋白。由此可知，F(xiàn)mABI5蛋白較不穩(wěn)定，為不穩(wěn)定蛋白。

2.4 氨基酸序列比對(duì)及系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建

對(duì)FmABI5氨基酸序列進(jìn)行同源序列比對(duì)并構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(圖2)。獲得的FmABI5蛋白序列，與毛果楊(Populustrichocarpa)、芝麻(Sesamumindicum)、煙草(Nicotianatabacum)、茶樹(shù)(Camelliasinensis)、馬鈴薯(Solanumtuberosum)、棉花(Gossypiumhirsutum)和巨桉(Eucalyptusgrandis)等物種中的同源蛋白序列相比具有很高的保守性。

系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)是物種的進(jìn)化史，通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)可以根據(jù)這些物種的祖先描述它們的進(jìn)化關(guān)系。結(jié)果表明(圖2)，16條蛋白序列大致分為2個(gè)大類(lèi)：其中巨桉、棉花、甜橙(Citrussinensis)、毛果楊、蓖麻(Ricinuscommunis)聚成一個(gè)大類(lèi)，錦雞兒(Caraganakorshinskii)、葡萄(Vitisvinifera)、美花煙草(Nicotianasylvestris)、馬鈴薯、潘那利番茄(Solanumpennellii)、茶樹(shù)、水茄(Solanumtorvum)、甜椒(Capsicumannuum)、芝麻和水曲柳聚成一個(gè)大類(lèi)。水曲柳FmABI5蛋白與芝麻的遺傳距離較近說(shuō)明有著較近的親緣關(guān)系；與馬鈴薯、潘那利番茄、水茄與甜椒的遺傳距離較遠(yuǎn)，說(shuō)明親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。

2.5 FmABI5在水曲柳中的表達(dá)模式

2.5.1 非生物脅迫下FmABI5在水曲柳中的表達(dá)

非生物脅迫下FmABI5基因的表達(dá)水平隨處理時(shí)間的不同而上下波動(dòng)，但在處理6、48和72 h后，F(xiàn)mABI5基因?qū)?種非生物脅迫處理都上調(diào)表達(dá)，說(shuō)明FmABI5基因?qū)Ψ巧锩{迫具有響應(yīng)(圖3)。低溫處理結(jié)果表明在處理6、48和72 h時(shí)上調(diào)表達(dá)，在處理12和24 h時(shí)下調(diào)表達(dá)。PEG與NaCl處理在6、12、24、48和72 h時(shí)，F(xiàn)mABI5基因都上調(diào)表達(dá)(圖3)。此外，F(xiàn)mABI5基因分別在低溫處理12 h、NaCl處理12 h與PEG處理72 h時(shí)表達(dá)量最高。說(shuō)明FmABI5對(duì)非生物脅迫有響應(yīng)，而對(duì)不同脅迫方式的響應(yīng)模式不同。

圖2 水曲柳FmABI5基因系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)Fig.2 Phylogenetic tree of FmABI5 gene

圖3 水曲柳FmABI5基因在非生物脅迫下的相對(duì)表達(dá)Fig.3 The relative expression of FmABI5 under abiotic stress in F.mandshurica

圖4 水曲柳FmABI5基因在A(yíng)BA、GA處理后的相對(duì)表達(dá)Fig.4 The relative expression of FmABI5 after ABA and GA

2.5.2 信號(hào)誘導(dǎo)下FmABI5在水曲柳中的表達(dá)

ABA處理6 h后，F(xiàn)mABI5的表達(dá)量達(dá)到最大值，約為最低值24 h的7倍；12 h的表達(dá)量較6 h有所降低，但仍高于24 h，約為24 h的4倍；48 h表達(dá)量較12 h有所降低，但仍高于24 h，約為24 h的3倍；72 h處理材料中的FmABI5表達(dá)量與12 h基本相同(圖4)。與對(duì)照相比，除24 h外，其他時(shí)間點(diǎn)FmABI5的表達(dá)量均有所提高。因此，ABA能夠影響水曲柳FmABI5基因的表達(dá)。

赤霉素(GA)作為植物主要的激素之一，參與植物體內(nèi)多種發(fā)育過(guò)程與代謝產(chǎn)物的調(diào)控[21]。我們對(duì)水曲柳進(jìn)行赤霉素處理，用來(lái)確定赤霉素對(duì)水曲柳FmABI5表達(dá)的影響。由結(jié)果可以看出，處理6 h的材料，表達(dá)量明顯升高，約為對(duì)照的4倍，在處理12 h后表達(dá)量急劇增加，為對(duì)照的56倍，在處理24 h后表達(dá)量有所降低，但仍為對(duì)照的13.8倍，在處理48 h后表達(dá)量最低，為對(duì)照的58%，在處理72 h后，表達(dá)量又有所升高，為對(duì)照的1.8倍(圖4)。綜上可知，GA參與了FmABI5基因的信號(hào)調(diào)控。

3 討論

在擬南芥幼苗中，ABI5對(duì)ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和脅迫反應(yīng)起著至關(guān)重要的作用，在植物的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)磷酸化來(lái)調(diào)控ABI5的活性[22]。為了鑒定FmABI5蛋白的功能，通過(guò)在線(xiàn)工具對(duì)FmABI5蛋白進(jìn)行了預(yù)測(cè)和生物信息學(xué)分析。結(jié)果表明FmABI5蛋白為親水性蛋白，不存在信號(hào)肽，含有一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域；二級(jí)結(jié)構(gòu)分析表明，F(xiàn)mABI5蛋白是由α-螺旋、延伸鏈、無(wú)規(guī)則卷曲組成；對(duì)FmABI5的氨基酸序列與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中的BLASTP比對(duì)分析表明，F(xiàn)mABI5蛋白與毛果楊、芝麻、煙草、茶樹(shù)、馬鈴薯、棉花和巨桉等物種對(duì)應(yīng)蛋白的同源性較高；同時(shí)應(yīng)用比對(duì)結(jié)果構(gòu)建了系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，結(jié)果表明FmABI5蛋白與錦雞兒、葡萄、美花煙草、馬鈴薯、潘那利番茄、茶樹(shù)、水茄、甜椒、芝麻等對(duì)應(yīng)的蛋白聚成一大類(lèi)，說(shuō)明它們?cè)谶M(jìn)化上親緣關(guān)系較近。

非生物脅迫是限制植物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的全球性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇，植物逐漸進(jìn)化出一套完整的適應(yīng)非生物脅迫的能力。例如鹽是一種主要的非生物脅迫因子[23]，在鹽條件下，鈉離子通過(guò)非選擇性離子通道和高親和力K+轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入根部表皮細(xì)胞[24]。這樣的帶電Na+離子能夠使質(zhì)膜去極化，導(dǎo)致K+立即通過(guò)去極化活化的外向整流的K+(KOR)通道泄露。這耗盡細(xì)胞內(nèi)K+，損害細(xì)胞的新陳代謝并可能導(dǎo)致鹽水條件下細(xì)胞程序性死亡[25]。因此，離子平衡的維護(hù)是植物抵御鹽脅迫的重要因素[26]。已有多種證據(jù)表明，在植物中，ABI5的表達(dá)是由多種應(yīng)激誘導(dǎo)的刺激，包括NaCl、滲透壓、ABA、GA等[27]。Zou等發(fā)現(xiàn)水稻中的ABI5(OsABI5)在A(yíng)BA和高鹽條件下被誘導(dǎo)表達(dá)；在干旱和低溫條件下表達(dá)被下調(diào)；OsABI5作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控逆境脅迫且調(diào)控水稻的發(fā)育力[28]。本文對(duì)FmABI5在NaCl脅迫下的表達(dá)進(jìn)行了測(cè)定，研究結(jié)果表明NaCl提高了FmABI5的表達(dá)。ABI5可與順式元件ABRE相結(jié)合，從而調(diào)節(jié)下游大量抗旱、耐鹽堿等相關(guān)功能基因的表達(dá)，是在依賴(lài)ABA的逆境信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中的關(guān)鍵因子，具有提高植物抗逆性的能力[29]。而且ABI5家族成員在響應(yīng)ABA、寒冷、干旱以及滲透脅迫時(shí)表現(xiàn)出不同的可誘導(dǎo)性[30～32]。Choi等對(duì)生長(zhǎng)2～3周的擬南芥ABI5進(jìn)行Northern Bloting分析，發(fā)現(xiàn)ABI5對(duì)ABA、干旱與NaCl有微弱的響應(yīng)[24]。此外，ABI5參與ABA信號(hào)并對(duì)晚期胚胎發(fā)育起正調(diào)控作用[33～34]。

ABA與GA是調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育與逆境的兩種主要激素，在多種過(guò)程中發(fā)揮作用[35]。如ABA與GA共同調(diào)節(jié)種子的萌發(fā)[36]。GA刺激萌發(fā)，并且GA的合成是休眠中種子的萌發(fā)發(fā)生必不可缺的[37～38]。在研究高粱種子休眠時(shí)，發(fā)現(xiàn)ABI5與ABI4的相互作用會(huì)導(dǎo)致GA的降解，從而防止休眠中的種子萌發(fā)[39]。Rodrlguez等研究發(fā)現(xiàn)ABI5蛋白含量在外源ABA處理24 h時(shí)有所降低，在96 h時(shí)瞬時(shí)達(dá)到峰值，在144 h時(shí)恢復(fù)到原來(lái)正常水平。與ABA處理相類(lèi)似，外源GA處理96 h時(shí)，ABI5蛋白的含量也瞬時(shí)增大到峰值，而不是像預(yù)期的那樣，外源GA會(huì)使ABI5蛋白含量降低[40]。本文對(duì)FmABI5在外源ABA和GA信號(hào)誘導(dǎo)下的表達(dá)進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)外源ABA在6 h時(shí)使得FmABI5表達(dá)達(dá)到了峰值，然后在12 h時(shí)有所降低，在24 h時(shí)回復(fù)到原來(lái)的水平；相對(duì)于A(yíng)BA，外源GA對(duì)FmABI5的表達(dá)誘導(dǎo)效果更明顯(圖4)，F(xiàn)mABI5表達(dá)在GA處理12 h時(shí)達(dá)到峰值，在24 h時(shí)有所降低，在48 h表達(dá)量比對(duì)照還要??；而且，F(xiàn)mABI5對(duì)外源ABA的響應(yīng)要比GA早，但是FmABI5對(duì)外源GA的響應(yīng)強(qiáng)度要大于對(duì)外源ABA的響應(yīng)強(qiáng)度。因此，F(xiàn)mABI5的表達(dá)是受到ABA與GA共同調(diào)節(jié)的，這與Rodrlguez等的研究結(jié)果相類(lèi)似。

綜上所述，本研究證實(shí)了PEG、低溫、鹽脅迫等非生物脅迫可以誘導(dǎo)FmABI5基因表達(dá)，初步說(shuō)明FmABI5蛋白參與植物耐受非生物脅迫。外源信號(hào)ABA、GA均能引起FmABI5基因表達(dá)量的升高說(shuō)明了ABA與GA共同調(diào)節(jié)FmABI5的表達(dá)。本研究為進(jìn)一步研究ABI5在木本植物中的表達(dá)和生物學(xué)功能提供了依據(jù)，同時(shí)為深入研究FmABI5基因響應(yīng)非生物脅迫和信號(hào)誘導(dǎo)奠定了基礎(chǔ)。

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National Natural Science Foundation of China(31270697)；National Key Technology Support Program(2012BAD21B020106)；Innovation and entrepreneurship training program of Northeast Forestry University(201610225233)

introduction：SUN Shuang(1994—),female,mainly engaged in biotechnology research.

date:2017-01-03

ExpressionPatternsofFmABI5GeneInducedbyAbioticStressandSignalinFraxinusmandshurica

SUN Shuang1ZHAO Xing-Tang1,2LIANG Nan-Song1,2LIU Ying1,2YU Lei1,2LIU Chun-Hao1QIN Jun-Qi1ZHAN Ya-Guang1,2*

(1.College of Life Science,Northeast Forestry University,Harbin 150040；2.State Key of Tree Genetics and Breeding,Northeast Forestry University,Harbin 150040)

Abscisic acid-insensitive 5(ABI5) protein was a basic leucine zipper(bZIP) transcription factor containing a basic DNA-binding domain linked to a leucine zipper domain andABI5 protein response abscisic acid. We studied theFmABI5 expression pattern in signal induction and regulation, and analyzed gene function in metabolic regulation ofFraxinusmandshurica. TheABI5 gene was cloned fromF.mandshurica, namedFmABI5. The molecular structure ofFmABI5 was analyzed by bioinformatics software. Abiotic stress by polyethylene glycol(PEG), salt(NaCl) and low temperature(4℃), and signal induced by abscisic acid(ABA) and gibberellin(GA) were used in the study. The expression patterns ofFmABI5 induced by abiotic and signal induction were analyzed. By bioinformatics analysis,FmABI5 is 1 455 bp, and contains the complete ORF, encoding 484 amino acids.FmABI5 is a hydrophobic protein without signal peptide but with one transmembrane ability. The alpha helix, extension chain and random coil are distributed throughout the protein. By molecular evolution analysis, the genetic distance ofFmABI5 gene betweenF.mandshuricaandSesamumis relative close. The gene heredity distance is farther withSolanumtuberosum,S.pennellii,S.torvumandCapsicumannuum, explaining the far genetic relationship with them. After abiotic stress,FmABI5 gene expression levels varied with abiotic stress time with fluctuations, but after 6, 48 and 72 h treatment,FmABI5 gene for three abiotic stress treatments were up-regulated, indicatingFmABI5 genes are responsive to abiotic stresses. Therefore, the signal induced by exogenous ABA and GA regulate transcription expression ofFmABI5 together.

Fraxinusmandshurica;FmABI5;bioinformatics analysis;abiotic stress

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31270697)；國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2012BAD21B020106)；東北林業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201610225233)

孫爽(1994—)，女，本科生，主要從事生物技術(shù)研究。

2017-01-03

Q949.776.2

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2017.03.017