龍眼胚性愈傷組織AGO基因克隆與表達分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、龍眼(Dimocarpus longan Lour.),屬于無患子科(Sapindaceae)龍眼屬(Dimocarpus Lour.)常綠木本植物,龍眼胚胎發(fā)育的研究對于龍眼的生產(chǎn)具有重要的意義。植物體胚發(fā)育過程是一個復雜的過程,存在著許多代謝途徑和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò),miRNA作為重要的調(diào)控因子植物體胚發(fā)生過程中一定存在著巨大的作用,與miRNA相互作用的AGO蛋白在龍眼體胚發(fā)生過程中也具有重要的作用。本研究擬通過對AGO家族基因進行克隆

2、,以及熒光定量PCR技術(shù)對龍眼體胚發(fā)生不同階段以及四季密龍眼不同組織的中AGO基因的表達量進行分析,同時對其亞細胞定位進行研究,為揭示龍眼miRNA調(diào)控分子機制提供新的線索,并為調(diào)控龍眼等木本植物的胚胎發(fā)育提供理論依據(jù)。
  1龍眼胚性愈傷組織AGO1、AGO2、AGO5和AGO6基因cDNA全長克隆
  通過對龍眼胚性愈傷組織的轉(zhuǎn)錄組分析和GeneBank中的比對,龍眼胚性愈傷組織中含有5種AGO蛋白,分別為AGO1、AG

3、O2、AGO4、AGO5、AGO6,其中AGO4基因的表達量極低。在此基礎(chǔ)上,利用RT-PCR和RACE技術(shù),對AGO1、AGO2、AGO5、AGO6進一步克隆,最終獲得它們的cDNA全長序列:AGO1基因cDNA全長為3529 bp,開放閱讀框為3183 bp,編碼1061個氨基酸,命名為DlAGO1,GeneBank登錄號為KM001869;AGO2基因全長為3128 bp,5端UTR長度為73 bp,3端UTR長度為121 bp,

4、開放閱讀框為2934 bp(含終止子),編碼976個氨基酸,命名為DlAGO2,登錄號為KM001870;AGO5基因的全長為3203 bp,開放閱讀框為2919 bp,編碼972個氨基酸,命名為DlAGO5,登錄號為KM001871;龍眼胚性愈傷組織AGO6基因cDNA的全長序列3168 bp,開放閱讀框(ORF)長為2700 bp,編碼900個氨基酸,命名為DlAGO6,登錄號為KF819529。
  2龍眼胚性愈傷組織AGO

5、1、AGO2、AGO5和AGO6基因的生物信息學分析
  在上述基礎(chǔ)上,利用生物信息學對龍眼胚性愈傷組織AGO基因家族的基因進行基本理化性質(zhì)、磷酸化位點、蛋白質(zhì)保守結(jié)構(gòu)域等進行分析。對龍眼胚性愈傷組織中AGO1、AGO2、AGO5和AGO6基因編碼的氨基酸保守結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示,DLAGO2 PIWI區(qū)域含有DDD結(jié)構(gòu),DlAGO2、DlAGO5和DlAGO6含有DDH結(jié)構(gòu),由此推測龍眼胚性愈傷組織的AGO1、AGO2、AGO5、

6、AGO6蛋白可能具有切割mRNA功能,參與轉(zhuǎn)錄后水平基因沉默。磷酸化位點的預測結(jié)果顯示,DlAGO1、DlAGO2、DlAGO5和DlAGO6蛋白絲氨酸磷酸化位點較多并N、C兩端分布密集,中間部分分布均勻,AGO蛋白的PIWI結(jié)構(gòu)域具有RNA內(nèi)切酶活性,而該蛋白豐富的絲氨酸磷酸化位點,可能為增加該蛋白與小RNA結(jié)合后的轉(zhuǎn)錄后表達調(diào)控作用。DlAGO1、DlAGO2、DlAGO5和DlAGO6與擬南芥、水稻、葡萄AGO蛋白家族系統(tǒng)進化樹分

7、析,發(fā)現(xiàn)龍眼胚性愈傷組織的AGO蛋白可能分為四個分支,并且DlAGO1、DlAGO2、DlAGO5和DlAGO6分別屬于龍眼胚性愈傷組織AGO蛋白的四個分支。
  3龍眼體胚發(fā)生過程以及龍眼不同組織器官中AGO1、AGO2、AGO5和AGO6基因家族的表達定量分析
  用實時熒光定量技術(shù)對AGO1、AGO2、AGO5和AGO6基因在龍眼體胚發(fā)生過程中以及不同組織器官中進行相對定量表達分析。
  龍眼不同胚性階段的表達情

8、況:在龍眼體胚發(fā)生過程早期,隨著體胚發(fā)生過程的推進,AGO1基因的表達量逐漸升高,在子葉時期的表達量有所降低,整體來看在非胚性階段的時候表達量是最高的;AGO2基因在龍眼的不同胚性階段的表達量具有差異,從整體趨勢來說,相對表達量的趨勢呈M型,在愈傷組織和球形胚時期的表達量是M型的兩個頂點,在非胚性階段、不完全緊實結(jié)構(gòu)以及子葉胚時期表達量相對較低;AGO5基因在龍眼體胚的不同階段的表達具有顯著的差異,整體的呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢,隨著體胚發(fā)生

9、過程的推進,AGO5基因的表達逐漸降低,非胚性階段的表達量高于其它胚性階段;AGO6基因在龍眼體胚的不同階段的表達具有顯著的差異,整體的呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢,隨著體胚發(fā)生過程的推進,AGO6基因的表達逐漸降低,但非胚性愈傷組織中的表達量相對低很多。
  龍眼不同組織部位的表達情況:AGO基因在龍眼不同組織部位中的表達具有差異顯著,其中AGO1基因在葉、花蕾、小果、大果、果皮以及種子中的表達量相對較低,在果肉中的相對表達量最高,可能與

10、果肉的形成有關(guān),另外在成花和根中的相對表達量同樣較高的,因此 AGO1基因可能與花和根的發(fā)育相關(guān)miRNA具有相互作用關(guān)系;AGO2基因在根、葉、花蕾、成花、小果、大果、果肉、種子的表達量相對較低,在果皮內(nèi)的含量很高,推測AGO2基因與果皮的發(fā)育有關(guān)的miRNA具有相互作用。AGO5基因果皮中的表達量顯著高于其他組織部位,這個與AGO2基因相似,可能與AGO2基因有相互作用關(guān)系;AGO5基因在小果中的表達量極低,在大果中表達量也不高,卻

11、在果皮中表達量高,推測可能在果實成熟后期的果皮發(fā)育過程中具有重要作用;AGO6基因成花與果肉的表達最高,在葉、大果、果皮的表達量相對較低,在根和花蕾相對表達量較高,小果和種子的相對表達量高于葉等的組織部位。
  4龍眼胚性愈傷組織AGO1、AGO2、AGO5和AGO6基因的亞細胞定位分析
  本研究過程中構(gòu)建了龍眼胚性愈傷組織AGO1、AGO2、AGO5和AGO6蛋白的亞細胞定位載體,采用了農(nóng)桿菌瞬時表達技術(shù),于洋蔥表皮細胞

12、中觀察AGO1、AGO2、AGO5和AGO6亞細胞定位熒光信號,結(jié)果顯示,AGO1主要在細胞核和微體中,AGO2主要集中于細胞核和細胞質(zhì)中,AGO5和AGO6主要集中于細胞核和細胞膜上。龍眼胚性愈傷組織AGO 蛋白都定位于細胞核中,細胞核是生物體遺傳物質(zhì)以及核糖體合成的主要場所,對于細胞周期以及細胞衰老都具有重要功能,AGO蛋白的亞細胞定位的研究,有助于進一步探究基因功能。
  綜上所述,通過龍眼胚性愈傷組織AGO1、A

13、GO2、AGO5和AGO6基因的序列和生物信息學分析,可以發(fā)現(xiàn)龍眼胚性愈傷組織AGO基因家族序列保守性較強,是一類保守的堿性蛋白,且龍眼AGO蛋白可以分為與水稻類似的四個分支。AGO1、AGO2、AGO5和AGO6基因在龍眼體胚發(fā)生過程中的差異表達,推測可能與細胞分裂速率有關(guān),并在四季蜜不同組織中的差異表達,推測其可能參與特定器官的形態(tài)建成。亞細胞定位顯示AGO1、AGO2、AGO5和AGO6均定位于細胞核中。細胞核是生物體遺傳物質(zhì)以及

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