园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (1): 37-50.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0109
收稿日期:
2024-03-17
修回日期:
2024-07-26
出版日期:
2025-01-25
发布日期:
2024-11-22
通讯作者:
基金资助:
LIANG Guoping, ZENG Baozhen, LIU Ming, BIAN Zhiyuan, CHEN Baihong, MAO Juan*()
Received:
2024-03-17
Revised:
2024-07-26
Published:
2025-01-25
Online:
2024-11-22
Contact:
* E-mail:maojuan@gsau.edu.cn
摘要:
为探究葡萄中丝氨酸/精氨酸富集剪接因子(SR)的抗寒功能,对山葡萄(Vitis amurensis Rupr.)低温休眠期不同温度时段处理下的枝条韧皮部转录组中筛选出的VaSR1进行克隆、抗寒功能鉴定与互作蛋白筛选。从山葡萄基因组数据库中鉴定到了13个VaSR家族成员,其保守功能结构域为RRM_SF superfamily。对其进行系统进化和共线性分析,结果显示VaSR的多数成员被聚类到SC亚族,且与苹果SR蛋白亲缘关系较近。对VaSR1进行抗寒功能验证,转基因拟南芥植株的冰冻存活率显著低于野生型;4 ℃低温胁迫后转基因植株叶片中可溶性糖含量和抗氧化酶及淀粉酶活性显著低于野生型,而淀粉含量显著增加;酵母双杂交显示VaU1SNRNP和VaCYP63是VaSR1的互作蛋白,具有促进前体mRNA的剪接和参与调节细胞中相关基因的聚腺苷酸化作用。综上,VaSR1过表达降低了转基因拟南芥中的淀粉酶活性,导致叶片中可溶性糖含量下降,减弱了植株的低温耐受性。此外,山葡萄中存在VaU1SNRNP和VaCYP63,能够与VaSR1发生互作。
梁国平, 曾宝珍, 刘铭, 边志远, 陈佰鸿, 毛娟. 山葡萄VaSR基因家族的鉴定及VaSR1抗寒功能验证与互作蛋白筛选[J]. 园艺学报, 2025, 52(1): 37-50.
LIANG Guoping, ZENG Baozhen, LIU Ming, BIAN Zhiyuan, CHEN Baihong, MAO Juan. Identification of VaSR Gene Family in Vitis amurensis,Verification of Cold Resistance Function of VaSR1 and Screening of Interacting Proteins[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(1): 37-50.
基因 Gene | 基因ID Gene ID | 基因全长/ bp Gene length | CDS全长/ bp CDS length | 氨基酸残 基数 Amino acid residue number | 相对分子量 Molecular weight | 等电点 pI | 不稳定指数 Instability index | 亲水性 Hydropathicity index |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
VaSR1 | VIT_209s0002g06810 | 1 599 | 921 | 307 | 32 952.0 | 4.70 | 55.38 | -0.61 |
VaSR45A | VIT_200s0264g00120 | 3 478 | 783 | 261 | 30 353.1 | 11.50 | 87.59 | 49.50 |
VaSR45A-like | VIT_202s0025g00090 | 3 345 | 732 | 244 | 27 996.2 | 11.70 | 101.00 | -1.23 |
VaSR45B | VIT_206s0004g06010 | 2 145 | 993 | 331 | 38 616.9 | 11.80 | 133.80 | -1.42 |
VaRS31 | VIT_215s0046g00050 | 2 580 | 726 | 242 | 28 559.7 | 9.80 | 74.15 | -1.15 |
VaRS41 | VIT_216s0100g00450 | 3 441 | 1 437 | 479 | 55 565.7 | 10.50 | 90.20 | -1.65 |
VaRS41-like | VIT_215s0048g01870 | 3 980 | 924 | 308 | 35 855.2 | 9.90 | 63.80 | -0.96 |
VaRSZ2-like | VIT_204s0069g00800 | 4 085 | 549 | 183 | 20 726.9 | 11.40 | 104.10 | -1.34 |
VaRSZ22A | VIT_201s0026g00250 | 8 907 | 540 | 180 | 19 863.1 | 11.30 | 93.50 | -1.13 |
VaRSZ32 | VIT_208s0040g02860 | 2 897 | 801 | 267 | 30 402.1 | 10.52 | 110.00 | -1.72 |
VaRSZ32-like | VIT_213s0067g03600 | 2 846 | 978 | 326 | 37 282.2 | 10.59 | 90.92 | -1.57 |
VaSC35 | VIT_218s0001g05550 | 2 089 | 774 | 258 | 29 815.9 | 11.26 | 94.78 | -1.62 |
VaSC35-like | VIT_212s0142g00110 | 6 748 | 768 | 256 | 29 827.9 | 11.03 | 82.21 | -1.40 |
表1 山葡萄VaSR基因家族成员基本理化性质
Table 1 Physicochemical properties of members of the VaSR gene family in Vitis amurensis
基因 Gene | 基因ID Gene ID | 基因全长/ bp Gene length | CDS全长/ bp CDS length | 氨基酸残 基数 Amino acid residue number | 相对分子量 Molecular weight | 等电点 pI | 不稳定指数 Instability index | 亲水性 Hydropathicity index |
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VaSR1 | VIT_209s0002g06810 | 1 599 | 921 | 307 | 32 952.0 | 4.70 | 55.38 | -0.61 |
VaSR45A | VIT_200s0264g00120 | 3 478 | 783 | 261 | 30 353.1 | 11.50 | 87.59 | 49.50 |
VaSR45A-like | VIT_202s0025g00090 | 3 345 | 732 | 244 | 27 996.2 | 11.70 | 101.00 | -1.23 |
VaSR45B | VIT_206s0004g06010 | 2 145 | 993 | 331 | 38 616.9 | 11.80 | 133.80 | -1.42 |
VaRS31 | VIT_215s0046g00050 | 2 580 | 726 | 242 | 28 559.7 | 9.80 | 74.15 | -1.15 |
VaRS41 | VIT_216s0100g00450 | 3 441 | 1 437 | 479 | 55 565.7 | 10.50 | 90.20 | -1.65 |
VaRS41-like | VIT_215s0048g01870 | 3 980 | 924 | 308 | 35 855.2 | 9.90 | 63.80 | -0.96 |
VaRSZ2-like | VIT_204s0069g00800 | 4 085 | 549 | 183 | 20 726.9 | 11.40 | 104.10 | -1.34 |
VaRSZ22A | VIT_201s0026g00250 | 8 907 | 540 | 180 | 19 863.1 | 11.30 | 93.50 | -1.13 |
VaRSZ32 | VIT_208s0040g02860 | 2 897 | 801 | 267 | 30 402.1 | 10.52 | 110.00 | -1.72 |
VaRSZ32-like | VIT_213s0067g03600 | 2 846 | 978 | 326 | 37 282.2 | 10.59 | 90.92 | -1.57 |
VaSC35 | VIT_218s0001g05550 | 2 089 | 774 | 258 | 29 815.9 | 11.26 | 94.78 | -1.62 |
VaSC35-like | VIT_212s0142g00110 | 6 748 | 768 | 256 | 29 827.9 | 11.03 | 82.21 | -1.40 |
图1 山葡萄VaSR基因家族成员的motif(A)、功能结构域(B)和基因结构(C)
Fig. 1 Motif(A),functional domain(B),and gene structure(C)of members of the VaSR gene family in Vitis amurensis
图2 拟南芥(At)、番茄(Sl)、苹果(Md)和山葡萄(Va)SR蛋白的系统进化树
Fig. 2 Phylogenetic tree of SR proteins in Arabidopsis thaliana(At),Solanum lycopersicum(Sl),Malus × domestica(Md), and Vitis amurensis(Va)
图3 拟南芥(At)、番茄(Sl)、苹果(Md)和山葡萄(Va)SR基因家族成员之间的共线性关系 绿色:两对基因之间存在 ≤ 50%的共线性;橙色:两对基因之间存在 ≤ 75%的共线性;红色:两对基因之间存在 ≤ 99%的共线性
Fig. 3 Co-linear relationships among SR gene family members of Arabidopsis thaliana(At),Solanum lycopersicum(Sl),Malus × domestica(Md),and Vitis amurensis(Va) Green:CO-linear relationships ≤ 50% between the two pairs of genes;Orange:Co-linear relationships ≤ 75% between the two pairs of genes;Red:Co-linear relationships ≤ 99% between the two pairs of genes
图5 不同温度阶段葡萄枝条韧皮部VaSR1基因的表达(A)及过表达VaSR1拟南芥冰冻后的表型(C)和存活率(B) * 表示不同处理与对照或转基因株系与野生型相比在0.05水平上具有显著性差异。下同
Fig. 5 Expression of VaSR1(A)in the phloem of branches at different temperature stages and survival rate(B)and phenotype(C)of overexpressing-VaSR1 Arabidopsis under frozen treatment * represents significant differences for different treatment with control or transgenic strain with wild type(Col)at P < 0.05. The same below
图6 4 ℃低温胁迫前后Col和过表达VaSR1拟南芥植株叶片的相对电导率和抗氧化酶活性变化
Fig. 6 Changes of relative electrolyte leakage and antioxidant enzyme activities in Col and overexpressing-VaSR1 Arabidopsis under 4 ℃ cold stress
图7 低温胁迫前后Col和过表达VaSR1拟南芥植株叶片中淀粉酶活性和淀粉含量的变化
Fig. 7 Changes of amylase activity and starch content in Col and overexpressing-VaSR1 Arabidopsis under cold stress
互作蛋白 Interacting proteins | 互作蛋白ID Interacting proteins ID | 基因长度/bp Gene length | 氨基酸数 Amino acid residue number | 互作蛋白功能结构域 Interacting proteins function domain | 互作蛋白功能描述 Interacting proteins character |
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U1SNRNP (尿苷酸小分子1核糖体蛋白-70K U1 small nuclear ribonucleoprotein 70 kD) | XP_010649159 | 9 406 | 514 | RRM_snRNP70 U1snRNP70_N PRK12678 superfamily | 促进前体mRNA的剪接,并参与调节细胞中基因的聚腺苷酸化位点数 Promotes splicing of precursor mRNA and involved in regulating the polyadenylation site number of genes in cells |
CYP63 (肽基—丙酰基顺式转运异构酶CYP63 Peptidyl- prolyl cis-trans isomerase) | RVX20698 | 6 800 | 755 | 肽基丙酰异构酶 结构域Peptidyl propionyl isomerase domain(PpiB) | 催化寡肽中脯氨酸酰亚胺肽键的顺反异构化作用Catalyze the cis-trans isomerization of proline imide peptide bonds in oligo- peptides |
表2 与VaSR1互作的蛋白信息
Table 2 Protein information interacting with VaSR1
互作蛋白 Interacting proteins | 互作蛋白ID Interacting proteins ID | 基因长度/bp Gene length | 氨基酸数 Amino acid residue number | 互作蛋白功能结构域 Interacting proteins function domain | 互作蛋白功能描述 Interacting proteins character |
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U1SNRNP (尿苷酸小分子1核糖体蛋白-70K U1 small nuclear ribonucleoprotein 70 kD) | XP_010649159 | 9 406 | 514 | RRM_snRNP70 U1snRNP70_N PRK12678 superfamily | 促进前体mRNA的剪接,并参与调节细胞中基因的聚腺苷酸化位点数 Promotes splicing of precursor mRNA and involved in regulating the polyadenylation site number of genes in cells |
CYP63 (肽基—丙酰基顺式转运异构酶CYP63 Peptidyl- prolyl cis-trans isomerase) | RVX20698 | 6 800 | 755 | 肽基丙酰异构酶 结构域Peptidyl propionyl isomerase domain(PpiB) | 催化寡肽中脯氨酸酰亚胺肽键的顺反异构化作用Catalyze the cis-trans isomerization of proline imide peptide bonds in oligo- peptides |
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