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荔枝泛素結(jié)合酶基因(LcUBC12)的生物信息學(xué)及表達(dá)特性分析

2020-07-07 11:47:14董晨魏永贊王弋鄭雪文李偉才石勝友
關(guān)鍵詞:烯效唑妃子笑花穗

董晨 魏永贊 王弋 鄭雪文 李偉才 石勝友

摘要:【目的】分析荔枝泛素結(jié)合酶(E2)基因(LcUBC12)的生物學(xué)信息,并檢測(cè)其組織表達(dá)特異性及烯效唑處理下花穗不同發(fā)育階段中的表達(dá)情況,為研究E2響應(yīng)烯效唑的作用機(jī)制及泛素化修飾在調(diào)控荔枝花穗發(fā)育中的功能提供理論依據(jù)?!痉椒ā恳詮腻有笾ㄋ朕D(zhuǎn)錄組(RNA-seq)數(shù)據(jù)中篩選出的LcUBC12基因?yàn)閰⒖夹蛄?,利用本地BLAST從荔枝基因組中查找出該基因cDNA全長(zhǎng)(Litchi_GLEAN_10004716),并利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測(cè)LcUBC12基因在妃子笑荔枝不同組織及烯效唑處理下花穗不同發(fā)育階段的表達(dá)情況。【結(jié)果】LcUBC12基因cDNA全長(zhǎng)519 bp,編碼172個(gè)氨基酸,其編碼的蛋白分子量19.68 kD,等電點(diǎn)6.52,不穩(wěn)定指數(shù)35.70,親水性的平均值? -0.734,為親水穩(wěn)定蛋白,定位于細(xì)胞核,不存在信號(hào)肽和跨膜結(jié)構(gòu),包含典型的UBC12保守結(jié)構(gòu)域,屬于Class I家族E2蛋白,二級(jí)結(jié)構(gòu)以無(wú)規(guī)則卷曲為主。LcUBC12蛋白與向日葵(XP_022009656.1)、柑橘(XP_006466720.1)、草莓(XP_004300599.1)和蘿卜(XP_018466680.1)等UBC12蛋白的氨基酸序列同源性較高,分別為70.11%、68.16%、67.76%和67.03%。LcUBC12蛋白與蕓香科的柑橘UBC12親緣關(guān)系最近,其次是與同屬菊科的向日葵和萵苣UBC12蛋白親緣關(guān)系較近。LcUBC12基因在不同組織中表達(dá)量排序?yàn)榇苹?雄花>種子>果皮>葉>莖>根>果肉。烯效唑處理0~21 d LcUBC12基因在花穗中的表達(dá)量與對(duì)照無(wú)明顯差異,烯效唑處理28 d其表達(dá)量明顯低于對(duì)照,但烯效唑處理35 d其表達(dá)量上調(diào),且較對(duì)照高?!窘Y(jié)論】LcUBC12基因具有組織表達(dá)特異性,在妃子笑荔枝雌花、雄花和種子中高效表達(dá),推測(cè)其主要在花穗發(fā)育和生殖生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用,但烯效唑處理后LcUBC12基因?qū)ㄋ氚l(fā)育發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用。

關(guān)鍵詞: 荔枝;妃子笑;泛素結(jié)合酶;基因;實(shí)時(shí)熒光定量PCR;生物信息學(xué);花穗發(fā)育;組織表達(dá)

中圖分類號(hào): S667.103.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):2095-1191(2020)05-1091-07

Abstract:【Objective】Biological information of ubiquitin-conjugating enzyme(E2) gene(LcUBC12) in litchi was ana-lyzed, and the expression pattern specificity and the expression of LcUBC12 were studied in different stages of litchi inflorescences under uniconazole treatment. The results could provided a theoretical basis for studying the mechanism of E2 response to uniconazole and the function of ubiquitination modification in regulating the development of Feizixiao litchi inflorescences. 【Method】With LcUBC12 gene screened from the transcriptome data of the Feizixiao litchi inflorescences(RNA-seq) as reference sequence, the full-length cDNA of LcUBC12 was obtained by local BLAST to find the litchi genome(Litchi_GLEAN_10004716). Real-time fluorescence quantitative PCR(qRT-PCR) was used to analyze the expression of Feizixiao litchi LcUBC12 in different tissues and at different developmental stages of inflorescence which were treated by uniconazole. 【Result】The cDNA of LcUBC12 gene was 519 bp in length,encoding 172 amino acids with a molecular weight of 19.68 kD and an isoelectric point of 6.52, and the instability index was 35.70, the average hydrophilic value was -0.734, which was a hydrophilic stable protein. The predicted subcellular localization was in the nucleus. There was no signal peptide and transmembrane. The structure contained a typical conserved UBC domain. It belonged to Class? I family E2 protein, the secondary structure of the protein was mainly random coiling. NCBI blast analysis indicated the homology of UBC12 protein amino acid sequence of LcUBC12 amino acid sequence with sunflower(XP_022009656.1),citrus(XP_006466720.1), strawberry(XP_004300599.1) and radish(XP_018466680.1) were high, which were 70.11%,68.16%,67.76% and 67.03%,respectively.? Phylogenetic analysis indicated that LcUBC12 protein was the closest to citrus UBC12 of Rutaceae and also had close relationship with sunflowers and lettuce of the Compositae. qRT-PCR analysis indicated the expression of LcUBC12 gene in different tissues was female flower>male flower>seed>peel>leaf>stem>root>pulp. The expression treated by uniconazole at 28 d was lower than that in control, however the expression at 35 d up-regu-lated in treatment and was higher than that in control. 【Conclusion】The LcUBC12 gene has tissue expression specificity and is abundantly expressed in Feizixiao litchi female flowers, male flowers and seeds. It is speculated that it mainly plays an important role in the inflorescences development and reproductive growth of litchi, but LcUBC12 gene plays a negative regulatory role in inflorescences development after uniconazole treatment.

Key words: litchi; Feizixiao; ubiquitin-conjugating enzyme; gene; real-time fluorescence quantitative PCR; bioinformatics; inflorescences development; tissue expression

Foundation item: Basic Scientific Research Project of Central Public Welfare Research Institutes(1630062016006);National Litchi and Longan Industrial Technology System Project(CARS-33-21)

0 引言

【研究意義】泛素化蛋白酶體途徑是一種真核生物蛋白質(zhì)翻譯后的修飾途徑。在該途徑中,泛素主要通過(guò)泛素蛋白酶與靶蛋白結(jié)合形成一條多泛素鏈,將底物蛋白泛素化,使靶蛋白被26S蛋白酶所識(shí)別并降解(Ciechanover et al.,2000;Pickart,2001)。在泛素化過(guò)程中,泛素與靶蛋白的結(jié)合需要3種酶參與,分別為泛素激活酶(Ubiquitin-activating enzyme,E1)、泛素結(jié)合酶(Ubiquitin-conjugating enzyme,E2)和泛素蛋白連接酶(Ubiquitin ligase,E3)。泛素化過(guò)程涉及三步酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng):首先E1激活泛素分子,然后被激活的泛素分子連接到E2上,E3結(jié)合目標(biāo)蛋白并促進(jìn)E2將激活的泛素分子轉(zhuǎn)移到目標(biāo)蛋白上,最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)蛋白的泛素化(Kerscher et al.,2006)??梢?jiàn),E2作為植物蛋白泛素化降解途徑中的關(guān)鍵酶,包含典型的UBC保守結(jié)構(gòu)域,長(zhǎng)約140~200個(gè)氨基酸,在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用(Cui et al.,2012)。因此,本研究通過(guò)克隆荔枝發(fā)育花和果實(shí)中的E2基因,研究其編碼蛋白生物學(xué)信息及表達(dá)特性,對(duì)其在荔枝坐果中的生物學(xué)功能研究具有重要意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前,E2基因的研究主要集中在對(duì)DNA的修復(fù)進(jìn)程和抗逆響應(yīng)(王金利等,2010),在調(diào)控花和果實(shí)發(fā)育方面研究較少(Wang et al.,2014)。Picton等(1993)首次從番茄中克隆到E2基因,研究發(fā)現(xiàn)其在番茄葉片衰老和果實(shí)成熟過(guò)程中表達(dá)。王園等(2010)從香蕉采后早期抑制差減文庫(kù)中篩選得到E2基因(MaUCE1),研究發(fā)現(xiàn)MaUCE1基因可調(diào)控香蕉果實(shí)成熟過(guò)程中淀粉酶活性或含量,在香蕉果實(shí)成熟的分解代謝中發(fā)揮作用。Li等(2013)通過(guò)研究荔枝早期果實(shí)發(fā)育遮陰處理差異基因表達(dá)發(fā)現(xiàn),遮蔭處理下UBCE2基因表達(dá)量上調(diào),高于對(duì)照的表達(dá)量,推測(cè)遮陰處理對(duì)UBCE2基因表達(dá)發(fā)揮正向誘導(dǎo)作用。Wang等(2014)研究發(fā)現(xiàn),番茄中2個(gè)E2基因(SlUBC32和SlUBC41)參與調(diào)控番茄果實(shí)成熟,但具體分子調(diào)控機(jī)制尚不清楚。Dong等(2016)通過(guò)研究香蕉花后果實(shí)不同發(fā)育階段E2基因家族的表達(dá)情況發(fā)現(xiàn),E2基因家族不同成員在果實(shí)發(fā)育不同階段行使功能,推測(cè)這些基因在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。陳曙等(2018)通過(guò)研究低磷處理下玉米幼苗不同組織中E2基因的表達(dá)情況發(fā)現(xiàn),ZmUBC17基因具有組織表達(dá)特異性,在葉片中大量表達(dá),推測(cè)ZmUBC17基因是通過(guò)調(diào)控玉米對(duì)磷元素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)間接影響光合作用效率。Nurdiani等(2018)研究發(fā)現(xiàn),水稻OsSCE1基因(LOC_ Os10g39120)在日本晴中過(guò)表達(dá)從而降低了植株對(duì)干旱脅迫的耐受性,而敲除OsSCE1基因后其耐旱性略升高,表明該基因可能在水稻干旱脅迫中起到負(fù)調(diào)節(jié)作用?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前鮮見(jiàn)有關(guān)妃子笑荔枝花穗發(fā)育過(guò)程中E2基因(LcUBC12)表達(dá)的相關(guān)研究報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于本課題組前期烯效唑處理的荔枝花穗發(fā)育轉(zhuǎn)錄組(RNA-seq)數(shù)據(jù),從中篩選出LcUBC12基因,利用本地BLAST從荔枝基因組中查找出該基因cDNA全長(zhǎng),并利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測(cè)LcUBC12在妃子笑荔枝不同組織及烯效唑處理下花穗不同發(fā)育階段的表達(dá)情況,分析該基因在調(diào)控妃子笑荔枝花穗發(fā)育中的作用,為研究E2響應(yīng)烯效唑的作用機(jī)制及泛素化修飾在調(diào)控妃子笑荔枝花穗發(fā)育中的功能提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為妃子笑荔枝,種植于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所荔枝栽培示范園。主要試劑:植物總RNA提取試劑盒(北京華越洋生物科技有限公司)、cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒(Thermal Fisher Scientific公司)和SYBR Premix Ex TaqTM熒光定量PCR試劑盒[寶生物工程(大連)有限公司]。主要儀器設(shè)備:實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(羅氏LightCycler,北京龍躍生物科技發(fā)展有限公司)。

1. 2 樣品采集及處理

采集妃子笑荔枝的根、莖、葉、雌花、雄花、果肉、果皮和種子等組織。此外,隨機(jī)選擇樹(shù)齡相同、長(zhǎng)勢(shì)相近的妃子笑果樹(shù)6株,當(dāng)花穗抽生至約18 cm時(shí),對(duì)整個(gè)樹(shù)冠噴施50 mg/L烯效唑(有效成分含量5%),噴至葉面滴水,對(duì)照不作任何處理。完全隨機(jī)區(qū)組排列,單株小區(qū),3次重復(fù)。追蹤花穗和果實(shí)發(fā)育動(dòng)態(tài),分別在0、7、14、28、35和42 d取花穗樣品,用液氮速凍后于-80 ℃保存,用于后續(xù)RNA提取。

1. 3 生物信息學(xué)分析

基于妃子笑花穗RNA-seq數(shù)據(jù)(GenBank登錄號(hào)SRP092890)(Wei et al.,2017),篩選獲取荔枝LcUBC12基因轉(zhuǎn)錄本,利用本地BLAST查找荔枝基因組中該基因的cDNA序列全長(zhǎng),對(duì)其編碼蛋白(LcUBC12)進(jìn)行生物信息學(xué)分析:利用ExPASy ProtParam和ProtScale預(yù)測(cè)其基本理化性質(zhì)、Plant-mPLoc進(jìn)行亞細(xì)胞定位、SMART預(yù)測(cè)保守結(jié)構(gòu)域、SOPMA預(yù)測(cè)二級(jí)結(jié)構(gòu)、SignalP 4.1 Server預(yù)測(cè)信號(hào)肽、ExPASy TMPred預(yù)測(cè)跨膜結(jié)構(gòu)及NetPhos分析磷酸化位點(diǎn)。此外,利用NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中的BLAST將LcUBC12蛋白氨基酸序列與其他物種的E2蛋白進(jìn)行同源性比對(duì)。利用Clustalx 1.83進(jìn)行多重序列比對(duì)。采用MEGA 6.0的鄰接法(Neighbor-Joining)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)(1000次重復(fù),其他參數(shù)均為默認(rèn))。

1. 4 qRT-PCR檢測(cè)

參照植物總RNA提取試劑盒說(shuō)明提取樣品的總RNA,用RNase-free DNase消化去除DNA污染,利用核酸蛋白檢測(cè)儀檢測(cè)RNA質(zhì)量和濃度。利用M-MLV逆轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄合成cDNA第一鏈。利用Pri-mer3plus設(shè)計(jì)LcUBC12基因的qRT-PCR引物(F:5'-AGCCGGGGAATTACGTCTTA-3';R:5'-ACCGT TGTCTTGCACTTAACC-3')和內(nèi)參基因(GenBank登錄號(hào)HQ615689)引物(F:5'-GTGGTTCTACTATG TTCCCTG-3';R:5'-CTCGTCGTACTCATCCTTTG-3'),委托廣州艾基生物技術(shù)有限公司合成。qRT-PCR反應(yīng)體系20.0 μL:cDNA 1.0 μL(相當(dāng)于25 ng總RNA),10 μmol/L上、下游引物各2.0 μL,2×SYBR Premix Ex TaqTM 10.0 μL,ddH2O(無(wú)RNA酶)補(bǔ)足至20.0 μL。擴(kuò)增程序:94 ℃預(yù)變性2 min;94 ℃ 15 s,58 ℃ 30 s,72 ℃ 30 s,共進(jìn)行40個(gè)循環(huán)。每個(gè)樣品設(shè)3次重復(fù)。采用2-ΔΔCt法計(jì)算目的基因的相對(duì)表達(dá)量,以根和處理0 d花穗為對(duì)照。

1. 5 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,SigmaPlot作圖。

2 結(jié)果與分析

2. 1 LcUBC12蛋白基本理化性質(zhì)分析及亞細(xì)胞定位結(jié)果

從烯效唑處理的妃子笑花穗RNA-seq數(shù)據(jù)中篩選獲取荔枝LcUBC12基因轉(zhuǎn)錄本(Unigene 0021028),通過(guò)本地BLAST從荔枝基因組中獲得該基因cDNA的核苷酸序列全長(zhǎng),該基因編號(hào)為L(zhǎng)itchi_GLEAN_10004716,將其命名為L(zhǎng)cUBC12。該基因在基因組中編碼區(qū)序列(CDS)全長(zhǎng)為519 bp,編碼172個(gè)氨基酸,其編碼蛋白的分子量19.68 kD,分子式C879H1363N237O260S8,等電點(diǎn)6.52,不穩(wěn)定指數(shù)35.70,為穩(wěn)定蛋白,脂肪指數(shù)70.23,親水性的平均值為-0.734,存在明顯的疏水區(qū)和親水區(qū),疏水氨基酸的最大值(1.311)小于親水性氨基酸的最大值(-2.944),且親水性氨基酸總數(shù)為127個(gè),比疏水性氨基酸總數(shù)(36個(gè))多,為親水蛋白(圖1)。LcUBC12蛋白亞細(xì)胞定位于細(xì)胞核。

2. 2 LcUBC12蛋白跨膜結(jié)構(gòu)及信號(hào)肽預(yù)測(cè)

利用TMPred對(duì)LcUBC12蛋白進(jìn)行跨膜結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析,結(jié)果(圖2)表明,LcUBC12蛋白不存在跨膜區(qū)。利用SignalP 4.1 Server的euk network算法對(duì)LcUBC12蛋白N端30個(gè)氨基酸進(jìn)行信號(hào)肽預(yù)測(cè),結(jié)果以氨基酸殘基C/S/Y值表示,當(dāng)C/S/Y平均分值>0.5時(shí)被認(rèn)為存在信號(hào)肽,結(jié)果如圖3所示。C/S/Y平均分值<0.5,推測(cè)LcUBC12蛋白不含有信號(hào)肽,可能在細(xì)胞質(zhì)中合成,無(wú)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)功能,為非分泌型蛋白。

2. 3 LcUBC12蛋白結(jié)構(gòu)域及磷酸化位點(diǎn)分析結(jié)果

如圖4所示,LcUBC12蛋白包含典型的泛素結(jié)合酶UBC保守結(jié)構(gòu)域(32~158 aa),并含有半胱氨酸活性位點(diǎn),屬于Class I家族E2蛋白。利用NetPhos 3.1 Server預(yù)測(cè)分析LcUBC12蛋白的磷酸化位點(diǎn),結(jié)果(圖5)顯示,該蛋白可能存在的磷酸化位點(diǎn)中有5個(gè)絲氨酸(Ser)、4個(gè)蘇氨酸(Thr)和3個(gè)酪氨酸(Tyr)。

2. 4 LcUBC12的蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果

如圖6所示,LcUBC12蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要包含α-螺旋(26.74%)、延伸鏈(18.60%)、β-折疊(6.98%)和無(wú)規(guī)則卷曲(47.67%)4種形式。其中無(wú)規(guī)則卷曲、α-螺旋和延伸鏈貫穿于整個(gè)氨基酸鏈,而β-折疊散布于無(wú)規(guī)則卷曲和α-螺旋附近。

2. 5 LcUBC12蛋白同源性比對(duì)和進(jìn)化分析

將LcUBC12蛋白與其他13個(gè)物種UBC12蛋白進(jìn)行氨基酸序列多重比對(duì),結(jié)果如圖7所示。LcUBC12蛋白與向日葵(Helianthus annuus,XP_022009656.1)、柑橘(Citrus sinensis,XP_006466720.1)、草莓(Fra-garia vesca subsp. vesca,XP_004300599.1)、蘿卜(Raphanus sativus,XP_018466680.1)、甘藍(lán)型油菜(Brassica napus,XP_013723962.1)、醉蝶花(Tarenaya hassleriana,XP_010531183.1)、芥菜(Brassica juncea,ACI16426.1)、萵苣(Lactuca sativa,XP_02375 9845.1)、蕪菁(Brassica rapa,XP_009109342.1)、月季(Rosa chinensis,XP_024180934.1)、黃瓜(Cucumis melo,XP_008447054.1)、蓖麻(Ricinus communis,XP_002525098.1)和菠菜(Spinacia oleracea,XP_ 021861377.1)的UBC12蛋白氨基酸序列的同源性分別為70.11%、68.16%、67.76%、67.03%、66.49%、65.59%、66.49%、66.67%、66.95%、66.12%、65.03%、65.57%和65.22%。LcUBC12與其他物種UBC12蛋白有高度保守的UBC結(jié)構(gòu)域和相同的半胱氨酸活性位點(diǎn)。

荔枝為無(wú)患子科植物,但目前無(wú)患子科物種的UBC尚未見(jiàn)發(fā)表,因此只能與其他科UBC蛋白相比。利用MEGA 6.0構(gòu)建上述物種UBC12蛋白的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù),結(jié)果如圖8所示。LcUBC12與蕓香科的柑橘UBC12親緣關(guān)系最近,其次是與菊科的向日葵和萵苣UBC12蛋白親緣關(guān)系較近。同屬于十字花科的蘿卜、蕪菁、甘藍(lán)型油菜和芥菜UBC12蛋白也聚在同一分支上,再與隸屬于十字花目的醉蝶花聚在一起,表明其親緣關(guān)系較近;同屬薔薇科的草莓和月季UBC12蛋白也聚在同一分支上。可見(jiàn),同科植物的UBC12蛋白親緣關(guān)系較近。

2. 6 LcUBC12基因表達(dá)分析結(jié)果

qRT-PCR檢測(cè)LcUBC12基因在不同組織中的時(shí)空表達(dá)模式及烯效唑處理下在花穗的表達(dá)情況。由圖9可知,LcUBC12基因在不同組織中表達(dá)量排序?yàn)榇苹?雄花>種子>果皮>葉>莖>根>果肉,尤其在雌花、雄花和種子的表達(dá)量明顯高于其他組織,推測(cè)LcUBC12基因主要在花穗發(fā)育和生殖生長(zhǎng)中發(fā)揮重要調(diào)控作用。由圖10可知,烯效唑處理0~21 d LcUBC12基因在花穗中的表達(dá)量與對(duì)照無(wú)明顯差異,烯效唑處理28 d其表達(dá)量明顯低于對(duì)照,但烯效唑處理35 d其表達(dá)量上調(diào),且較對(duì)照高,推測(cè)LcUBC12分別在對(duì)照和烯效唑處理的花穗發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮不同的調(diào)控功能。

3 討論

不同物種中含有不同數(shù)量的E2基因家族成員。目前,已從擬南芥(Kraft et al.,2005)、酵母(Michelle et al.,2009)、番茄(Wang et al.,2014)、玉米(Jue et al.,2015)、水稻(Zhiguo et al.,2015)和香蕉(Dong et al.,2016)中分別鑒定出14、50、39、75、52和72個(gè)E2基因家族成員。本研究通過(guò)分析荔枝品種妃子笑的花穗RNA-seq數(shù)據(jù),共篩選到33個(gè)E2基因,其中LcUBC12基因在轉(zhuǎn)錄組中RPKM(Reads Per Kilobase per Million mapped reads,每百萬(wàn)reads中來(lái)自于某基因每千堿基長(zhǎng)度的reads數(shù))值較高,通過(guò)LcUBC12基因生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn),LcUBC12蛋白包含典型的泛素結(jié)合酶UBC保守結(jié)構(gòu)域(32~158 aa),并含有半胱氨酸活性位點(diǎn),屬于Class I家族E2蛋白,亞細(xì)胞定位于細(xì)胞核。此外,不同物種E2基因序列高度保守,由于無(wú)患子科其他物種UBC蛋白尚未見(jiàn)發(fā)表,本研究將LcUBC12蛋白與其他科UBC12蛋白進(jìn)行進(jìn)化分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),LcUBC12蛋白與柑橘UBC12蛋白(XP_006466720.1)親緣關(guān)系最近。E2作為植物蛋白泛素化降解途徑中的關(guān)鍵酶在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用,通過(guò)分析該基因的時(shí)空表達(dá)模式,有助于了解E2基因在生物體中潛在的功能。前人研究證實(shí),在植物不同組織中E2基因均有表達(dá),但不同組織間的表達(dá)量存在差異,例如石斛DoUBC24基因在不同組織中的表達(dá)量排序?yàn)榛?莖>種子>根>葉(安紅強(qiáng)等,2016);巴西橡膠樹(shù)中HbUBC5基因在花中的表達(dá)量?jī)H次于樹(shù)皮(朱家紅等,2014),香蕉中MaUCE1基因在花和果實(shí)中的表達(dá)量均較高(王園等,2010)。本研究結(jié)果與上述前人研究結(jié)果相似。LcUBC12基因在不同組織中均有表達(dá),但表達(dá)量存在差異,具有組織特異性,其中在雌花、雄花、種子等生殖器官中的表達(dá)量較高,推測(cè)LcUBC12基因在妃子笑荔枝花穗發(fā)育和生殖生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用,尤其是在花和種子的發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在烯效唑處理花穗0~21 d,LcUBC12基因表達(dá)量與對(duì)照無(wú)明顯差異,在35 d時(shí)其表達(dá)量達(dá)到高峰,而對(duì)照在28 d時(shí)表達(dá)量達(dá)到峰值,可見(jiàn),烯效唑處理LcUBC12基因出現(xiàn)表達(dá)峰較對(duì)照晚7 d,表明烯效唑作為生長(zhǎng)延緩劑,可導(dǎo)致LcUBC12基因表達(dá)峰延遲,且烯效唑處理35 d時(shí)的表達(dá)量遠(yuǎn)低于對(duì)照28 d的表達(dá)量,推測(cè)烯效唑處理后LcUBC12基因?qū)ㄋ氚l(fā)育發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用。當(dāng)無(wú)烯效唑處理(對(duì)照)時(shí),LcUBC12基因在花穗發(fā)育28 d時(shí)表達(dá)量最高,42 d時(shí)表達(dá)量最低,推測(cè)LcUBC12基因在花穗發(fā)育的28 d時(shí)高效表達(dá),發(fā)揮正向調(diào)控作用,今后可通過(guò)轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證LcUBC12基因在花穗發(fā)育中的功能。

4 結(jié)論

LcUBC12基因具有組織表達(dá)特異性,在妃子笑荔枝雌花、雄花和種子中高效表達(dá),推測(cè)其主要在花穗發(fā)育和生殖生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用,但烯效唑處理后LcUBC12基因?qū)ㄋ氚l(fā)育發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用。

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(責(zé)任編輯 陳 燕)

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