园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (11): 2861-2875.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0875
收稿日期:2025-07-07
修回日期:2025-10-20
出版日期:2025-11-26
发布日期:2025-11-26
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Xiaoting1,*(
), ZHUANG Yun2, XIAO Kaiting3, ZHOU Biyan4
Received:2025-07-07
Revised:2025-10-20
Published:2025-11-26
Online:2025-11-26
摘要:
冷响应转录因子ICE在植物的抗寒机制中发挥着重要作用。以‘怀枝’荔枝为材料,克隆获得LcICE1,基因全长共2 242 bp,开放阅读框共1 614 bp,编码537个氨基酸,包含bHLH结构和3个功能位点。通过进化树分析发现LcICE1与龙眼DlICE1相似度最高,说明二者亲缘关系较近;通过ProtParam预测、信号肽、蛋白预测和二级结构预测分析发现,LcICE1可能存在二硫键,为非分泌蛋白,定位于细胞核中,且不存在跨膜结构域,α-螺旋作为蛋白中的大量结构元件分布于整个肽链中;NetPhosk 3.1 Server预测显示LcICE1蛋白有4个糖基化位点和49个磷酸化位点。沉默LcICE1增加了低温胁迫下‘妃子笑’荔枝愈伤组织的褐化程度,即愈伤组织的抗寒性降低。进一步的低温处理结果显示,空白对照和 pCAMBIA1301-Empty 的荔枝愈伤组织比 LcICE1 过表达的愈伤组织积累更多的超氧阴离子和H2O2,即LcICE1 过表达可以增强荔枝愈伤组织的抗寒性。
张晓婷, 庄赟, 萧凯庭, 周碧燕. 荔枝LcICE1的克隆及在低温胁迫下的功能[J]. 园艺学报, 2025, 52(11): 2861-2875.
ZHANG Xiaoting, ZHUANG Yun, XIAO Kaiting, ZHOU Biyan. Cloning of Litchi LcICE1 Gene and Its Functional Analysis Under Low Temperature Stress[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(11): 2861-2875.
| 处理天数/d Treatment days | 不同时刻温度/℃ Temperature at different o’clock | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1:00 | 8:00 | 12:00 | 15:00 | 19:00 | 22:00 | |
| 0 | 22 | 22 | 24 | 20 | 20 | 17 |
| 1 | 17 | 17 | 20 | 16 | 16 | 12 |
| 2 | 12 | 12 | 15 | 11 | 11 | 7 |
| 3 | 7 | 7 | 9 | 5 | 5 | 2 |
| 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 5 ~ 12 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
表1 人工气候室控温程序设置
Table 1 The temperature control program setting for artificial climate chambers
| 处理天数/d Treatment days | 不同时刻温度/℃ Temperature at different o’clock | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1:00 | 8:00 | 12:00 | 15:00 | 19:00 | 22:00 | |
| 0 | 22 | 22 | 24 | 20 | 20 | 17 |
| 1 | 17 | 17 | 20 | 16 | 16 | 12 |
| 2 | 12 | 12 | 15 | 11 | 11 | 7 |
| 3 | 7 | 7 | 9 | 5 | 5 | 2 |
| 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 5 ~ 12 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 用途 Purpose | 基因名称 Name | 上游引物(5′-3′) Sequence F | 下游引物(5′-3′) Sequence R |
|---|---|---|---|
| 基因克隆 Gene cloning | pCambia1301-LcICE1 | caccaccaccaccacCACGTGATGCTCTCCAGAGTGAACGGTG | ggggaaattcgagctGGTCACCCTACATCATGCCATGGAAGCC |
| 亚细胞定位 Subcellular localization | pGreen-C18-LcICE | cggtatcgatAAGCTTATGCTCTCCAGAGTGAACGGT | tttactcatactagtGGATCCCATCATGCCATGGAAGCC |
| VIGS | pTRV2-LcICE | gttaccgaattcTCTAGAGCGAAGAAT | cttcgggacatgCCCGGGTGAGCCAGGTGGGGTTGACT |
| qPCR | LcDREB1D | CAGCATCAAATGGCGGAAGGT | GCAACTAATTCCACAATGAAGC |
| LcCBF5 | ATGACTGATACTGAGTTGTCC | CTACTCATCATCTTTGTTCTTC | |
| LcAFP3 | AACAACCCTGAGCCTCCCCACAATC | CAAGTCCCTCAAAATAGTCCTCCTC | |
| LcCOR413IM1 | TCAGTCACCAGTGTCCAGGCAG | GAAGCAACTGGATTGGTGTGGC | |
| LcCOR413PM2 | AGATGGATTGCTTTCATTGCTGTTG | AGCAAATAACAAGCAATGGCAAGAC | |
| LcCOR27 | ATCTTCTGCCAACAACCACCTC | TTTTCTTGGTAGGTGCTCATCG | |
| Actin | AGTTTGGTTGATGTGGGAGAC | TGGCTGAACCCGAGATGAT |
表 2 本研究中所用引物及序列
Table 2 Primers and sequences used in this study
| 用途 Purpose | 基因名称 Name | 上游引物(5′-3′) Sequence F | 下游引物(5′-3′) Sequence R |
|---|---|---|---|
| 基因克隆 Gene cloning | pCambia1301-LcICE1 | caccaccaccaccacCACGTGATGCTCTCCAGAGTGAACGGTG | ggggaaattcgagctGGTCACCCTACATCATGCCATGGAAGCC |
| 亚细胞定位 Subcellular localization | pGreen-C18-LcICE | cggtatcgatAAGCTTATGCTCTCCAGAGTGAACGGT | tttactcatactagtGGATCCCATCATGCCATGGAAGCC |
| VIGS | pTRV2-LcICE | gttaccgaattcTCTAGAGCGAAGAAT | cttcgggacatgCCCGGGTGAGCCAGGTGGGGTTGACT |
| qPCR | LcDREB1D | CAGCATCAAATGGCGGAAGGT | GCAACTAATTCCACAATGAAGC |
| LcCBF5 | ATGACTGATACTGAGTTGTCC | CTACTCATCATCTTTGTTCTTC | |
| LcAFP3 | AACAACCCTGAGCCTCCCCACAATC | CAAGTCCCTCAAAATAGTCCTCCTC | |
| LcCOR413IM1 | TCAGTCACCAGTGTCCAGGCAG | GAAGCAACTGGATTGGTGTGGC | |
| LcCOR413PM2 | AGATGGATTGCTTTCATTGCTGTTG | AGCAAATAACAAGCAATGGCAAGAC | |
| LcCOR27 | ATCTTCTGCCAACAACCACCTC | TTTTCTTGGTAGGTGCTCATCG | |
| Actin | AGTTTGGTTGATGTGGGAGAC | TGGCTGAACCCGAGATGAT |
图1 过表达荔枝愈伤组织的获得 a:初筛;b:二筛;c:转化;d:培养。图a和图b中右上角分别为筛选合格的荔枝愈伤组织;不同阶段培养皿尺寸已在图中标记
Fig. 1 Obtaining over-expression litchi callus a:Initial screening;b:Second sieves;c:Transformation;d:Cultivate. The upper right corner in a and b respectively shows the litchi callus that can proceed to the next step after passing the screening process. The sizes of culture dishes at different stages have been marked in the figure
图2 低温处理下‘怀枝’荔枝中LcICE1的表达 ** 表示与处理前(0 d)有显著差异(P < 0.01)
Fig. 2 Expression of LcICE1 in litchi‘Huaizhi’under low-temperature treated ** indicate significant differences from 0 d(before low-temperature treated)(P < 0.01)
图3 LcICE1的保守结构域(a)及系统进化树构建(b) Ptr:枳;Ca:辣椒;Pist:阿月浑子;Mi:杧果;Dl:龙眼;Dz:榴莲;Jc:野核桃;Rc:砂藓;Vv:葡萄;Va:山葡萄
Fig. 3 Conservative structure domain(a)and system evolution tree construction(b)of LcICE1 Ptr:Poncirus trifoliata;Ca:Capsicum annuum;Pist:Pistacia vera;Mi:Mangifera indica;Dl:Dimocarpus longan;Dz:Durio zibethinus;Jc:Juglans cathayensis;Rc:Racomitrium canescens;Vv:Vitis vinifera;Va:Vitis amurensis
图4 LcICE1二级结构预测分析 蓝色代表α-螺旋;绿色代表β-转角;红色代表延伸链;橙色代表无规则卷曲
Fig. 4 Analysis of secondary structure prediction in LcICE1 Blue represents α-spiral;green represents β-corner;red represents the extension chain;orange represents irregular curls
图6 荔枝愈伤组织中的 LcICE1 的鉴定 a:愈伤组织GUS染色;b:愈伤组织中LcICE1的表达;c:单个愈伤组织的GUS染色。** 表示与空白对照(CK)有显著差异(P < 0.01)
Fig. 6 Identification of LcICE1 in litchi callus a:GUS staining of a large number of callus tissues;b:The relative expression level of LcICE1 in litchi callus tissue;c:GUS staining of individual callus tissue. ** indicate significant differences from the control(CK)(P < 0.01)
图7 低温相关基因在过表达LcICE1荔枝愈伤组织中的表达 ** 表示与处理前(0 h)有极显著差异(P < 0.01)
Fig. 7 Expression of the related genes in litchi callus of over-expressed LcICE1 ** indicate significant differences from 0 h(before low-temperature treated)(P < 0.01)
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