园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (3): 545-559.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0098
刘晋红, 王峥, 于昊, 辛依睿, 亓果宁, 柳参奎, 任慧敏*()
收稿日期:
2023-04-16
修回日期:
2023-11-17
出版日期:
2024-03-25
发布日期:
2024-03-22
通讯作者:
基金资助:
LIU Jinhong, WANG Zheng, YU Hao, XIN Yirui, QI Guoning, LIU Shenkui, REN Huimin*()
Received:
2023-04-16
Revised:
2023-11-17
Published:
2024-03-25
Online:
2024-03-22
摘要:
为了研究S型阴离子通道蛋白(slow type anion channel,SLAC)基因家族在毛竹(Phyllostachys edulis)响应干旱胁迫中的作用,利用生物信息方法以拟南芥和水稻中的SLAC/SLAH家族蛋白序列为模板对毛竹中SLAC家族成员进行鉴定,对其基因结构、进化关系和组织表达等进行分析,并对PheSLAC1的保守功能位点以及在干旱胁迫中的功能进行初步研究。结果表明:毛竹中包含15个SLAC家族基因,其中PheSLAC1.1(PH02Gene01933.t1)和PheSLAC1.2(PH02Gene00592.t1)在叶片中表达量最高,基因编码区(coding sequence,CDS)序列长度分别为1 716和1 677 bp,分别编码572和559个氨基酸,且包含保守的关键功能位点。亚细胞定位结果表明,PheSLAC1.1和PheSLAC1.2均定位于细胞质膜中。PheSLAC1.1和PheSLAC1.2在拟南芥slac1-3突变体中的表达结果表明,其能够部分减轻突变体的干旱敏感表型,表明两者均能够通过调控气孔关闭在毛竹响应干旱胁迫中发挥重要作用。
刘晋红, 王峥, 于昊, 辛依睿, 亓果宁, 柳参奎, 任慧敏. 毛竹SLAC家族基因鉴定及PheSLAC1功能分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 545-559.
LIU Jinhong, WANG Zheng, YU Hao, XIN Yirui, QI Guoning, LIU Shenkui, REN Huimin. Identification of SLAC Gene Family in Phyllostachys edulis and Characterization of PheSLAC1[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(3): 545-559.
引物用途 Primer use | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | |
---|---|---|---|
实时荧光定量引物 qRT-PCR primer | NTB | F:TCTTGTTTGACACCGAAGAGGAG; | R:AATAGCTGTCCCTGGAGGAGTTT |
PheSLAC1.1 | F:FTTCTTCATGGCGCTCTTCTT; | R:GACATGAGGGAGAGGCTCAG | |
PheSLAC1.2 | F:GCGCGGACATTATTCTTCAT; | R:GACATGAGGGAGAGGCTCAG | |
PH02Gene35134 | F:ATCTACGGCCAGTGGTTCAC; | R:TGACGAACAGCACGAGGTAG | |
PH02Gene08796 | F:CATGAACTACCTCTTCGCGC; | R:GAACCACTGGCCGTAGATCT | |
PH02Gene45054 | F:ACTACAGCGTGCTGTTCGTG; | R:GAACCCACGGAAGAAGTTGA | |
PH02Gene22907 | F:TGTTCGTGACGCTCTACCAG; | R:TGAACCCCCTGAAAAAGTTG | |
PH02Gene22131 | F:CCAGAGTCCAACGCTTCTTC; | R:ATCTTGAGCGTGATGTGCAG | |
PH02Gene10869 | F:AGCTAAGGTCGGAGGAGGAG; | R:ATCTTGAGCGTGATGTGCAG | |
PH02Gene20948 | F:ATCTACGGGCAGTGGATGTC; | R:TGGTACAGCGTGACGAAGAG | |
PH02Gene48421 | F:GCCTCCCTGAATGAGCATAA; | R:ATGCTGAGCGAAAGGGAGTA | |
PH02Gene25481 | F:GTGGATGAACAGGGGAAAGA; | R:GGACCTCGAGTTTTGTCTCG | |
PH02Gene41494 | F:GGAAGGACGTCGTGATTAGC; | R:GGACCTCGAGTTTTGTCTCG | |
PH02Gene06334 | F:CTGTCCGCCGAGAGTTTTAC; | R:GAGCTCAAGGCAGAAGATGG | |
PH02Gene06335 | F:GGCTTCGTCTCGGTGATCTA; | R:CATCCACTGCCCGTAGATCT | |
PH02Gene20553 | F:ATCTACGGGCAGTGGATGTC; | R:TGACGAACAGCACGAGGTAG | |
AtACTIN2 | F:GGTAACATTGTGCTCAGTGGTGG; | R:AACGACCTTAATCTTCATGCTGC | |
转基因和亚细胞定位 Transgene and subcellular localization | PheSLAC1.1-1304 | F: GAAGATCTTATGGCAGCCGAGCCATCGTC R: CGGACTAGTGTCTGTTTTCTCCTCTTCGTCCTT | |
PheSLAC1.2-1304 | F: GAAGATCTTATGGCAGCCGAGCCATCGTC R: CGGACTAGTTTCTGTTTCCTCCTCTTCATCCTTG | ||
PheSLAC1.1-GFP | F: TCCCCCCGGGATGGCAGCCGAGCCATCGTCT R: CTAGTCTAGAGTCTGTTTTCTCCTCTTCGTCCTT | ||
PheSLAC1.2-GFP | F: TCCCCCCGGGATGGCAGCCGAGCCATCGTC R: CTAGTCT AGATTCTGTTTCCTCCTCTTCATCCT |
表1 引物序列
Table 1 Primers used in this study
引物用途 Primer use | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | |
---|---|---|---|
实时荧光定量引物 qRT-PCR primer | NTB | F:TCTTGTTTGACACCGAAGAGGAG; | R:AATAGCTGTCCCTGGAGGAGTTT |
PheSLAC1.1 | F:FTTCTTCATGGCGCTCTTCTT; | R:GACATGAGGGAGAGGCTCAG | |
PheSLAC1.2 | F:GCGCGGACATTATTCTTCAT; | R:GACATGAGGGAGAGGCTCAG | |
PH02Gene35134 | F:ATCTACGGCCAGTGGTTCAC; | R:TGACGAACAGCACGAGGTAG | |
PH02Gene08796 | F:CATGAACTACCTCTTCGCGC; | R:GAACCACTGGCCGTAGATCT | |
PH02Gene45054 | F:ACTACAGCGTGCTGTTCGTG; | R:GAACCCACGGAAGAAGTTGA | |
PH02Gene22907 | F:TGTTCGTGACGCTCTACCAG; | R:TGAACCCCCTGAAAAAGTTG | |
PH02Gene22131 | F:CCAGAGTCCAACGCTTCTTC; | R:ATCTTGAGCGTGATGTGCAG | |
PH02Gene10869 | F:AGCTAAGGTCGGAGGAGGAG; | R:ATCTTGAGCGTGATGTGCAG | |
PH02Gene20948 | F:ATCTACGGGCAGTGGATGTC; | R:TGGTACAGCGTGACGAAGAG | |
PH02Gene48421 | F:GCCTCCCTGAATGAGCATAA; | R:ATGCTGAGCGAAAGGGAGTA | |
PH02Gene25481 | F:GTGGATGAACAGGGGAAAGA; | R:GGACCTCGAGTTTTGTCTCG | |
PH02Gene41494 | F:GGAAGGACGTCGTGATTAGC; | R:GGACCTCGAGTTTTGTCTCG | |
PH02Gene06334 | F:CTGTCCGCCGAGAGTTTTAC; | R:GAGCTCAAGGCAGAAGATGG | |
PH02Gene06335 | F:GGCTTCGTCTCGGTGATCTA; | R:CATCCACTGCCCGTAGATCT | |
PH02Gene20553 | F:ATCTACGGGCAGTGGATGTC; | R:TGACGAACAGCACGAGGTAG | |
AtACTIN2 | F:GGTAACATTGTGCTCAGTGGTGG; | R:AACGACCTTAATCTTCATGCTGC | |
转基因和亚细胞定位 Transgene and subcellular localization | PheSLAC1.1-1304 | F: GAAGATCTTATGGCAGCCGAGCCATCGTC R: CGGACTAGTGTCTGTTTTCTCCTCTTCGTCCTT | |
PheSLAC1.2-1304 | F: GAAGATCTTATGGCAGCCGAGCCATCGTC R: CGGACTAGTTTCTGTTTCCTCCTCTTCATCCTTG | ||
PheSLAC1.1-GFP | F: TCCCCCCGGGATGGCAGCCGAGCCATCGTCT R: CTAGTCTAGAGTCTGTTTTCTCCTCTTCGTCCTT | ||
PheSLAC1.2-GFP | F: TCCCCCCGGGATGGCAGCCGAGCCATCGTC R: CTAGTCT AGATTCTGTTTCCTCCTCTTCATCCT |
图1 不同竹离体叶片失水率变化 不同字母表示在 P < 0.05 水平差异显著。下同。
Fig. 1 Water loss rate of different bamboo species Different lowercase letters indicate significant differences at P < 0.05. The same below.
种类 Species | 蒸腾速率/(mmol · m-2 · s-1) Transpiration rate | 气孔导度/(mmol · m-2 · s-1) Stomatal conductance |
---|---|---|
毛竹 Phyllostachys edulis | 0.938 | 0.058 |
菲黄竹 Pleioblastus viridistriatus | 1.198 | 0.073 |
绿槽罗汉竹 Phyllostachys aureosulcata | 0.592 | 0.037 |
唐竹 Sinobambusa tootsik | 0.482 | 0.029 |
紫竹 Phyllostachys nigra | 0.641 | 0.040 |
橄榄竹 Indosasa gigantea | 0.655 | 0.048 |
凤尾竹 Bambusa multiplex | 1.562 | 0.101 |
表2 不同竹叶片蒸腾速率和气孔导度
Table 2 Transpiration rate and stomatal conductance of different bamboo species
种类 Species | 蒸腾速率/(mmol · m-2 · s-1) Transpiration rate | 气孔导度/(mmol · m-2 · s-1) Stomatal conductance |
---|---|---|
毛竹 Phyllostachys edulis | 0.938 | 0.058 |
菲黄竹 Pleioblastus viridistriatus | 1.198 | 0.073 |
绿槽罗汉竹 Phyllostachys aureosulcata | 0.592 | 0.037 |
唐竹 Sinobambusa tootsik | 0.482 | 0.029 |
紫竹 Phyllostachys nigra | 0.641 | 0.040 |
橄榄竹 Indosasa gigantea | 0.655 | 0.048 |
凤尾竹 Bambusa multiplex | 1.562 | 0.101 |
基因登录号 ID | 染色体位置 Chromosome location | 等电点 pI | 相对分子量/kD MW | 长度/aa Length | 跨膜区数量 No. of transmembrane domain |
---|---|---|---|---|---|
PH02Gene00592.t1 | hic_scaffold_24 | 9.63 | 61 635.52 | 558 | 9 |
PH02Gene01933.t1 | hic_scaffold_23 | 9.94 | 62 657.88 | 571 | 10 |
PH02Gene35134.t1 | hic_scaffold_16 | 10.18 | 33 127.26 | 294 | 9 |
PH02Gene08796.t1 | hic_scaffold_6 | 9.87 | 42 370.12 | 384 | 10 |
PH02Gene45054.t2 | hic_scaffold_9 | 9.13 | 64 409.35 | 586 | 10 |
PH02Gene22907.t1 | hic_scaffold_18 | 8.52 | 67 869.30 | 621 | 10 |
PH02Gene22131.t1 | hic_scaffold_16 | 9.26 | 64 301.36 | 583 | 10 |
PH02Gene10869.t1 | hic_scaffold_14 | 9.18 | 67 749.68 | 609 | 10 |
PH02Gene20948.t2 | hic_scaffold_16 | 8.82 | 72 183.69 | 651 | 10 |
PH02Gene48421.t1 | hic_scaffold_14 | 8.70 | 68 667.45 | 613 | 10 |
PH02Gene25481.t1 | hic_scaffold_342 | 8.02 | 73 583.66 | 663 | 9 |
PH02Gene41494.t1 | hic_scaffold_9 | 7.71 | 69 005.90 | 623 | 9 |
PH02Gene06334.t1 | hic_scaffold_7 | 7.03 | 70 670.36 | 640 | 8 |
PH02Gene06335.t1 | hic_scaffold_7 | 7.30 | 70 425.26 | 640 | 10 |
PH02Gene20553.t1 | hic_scaffold_13 | 7.09 | 77 827.50 | 708 | 9 |
表3 毛竹的SLAC1基因家族
Table 3 The SLAC1 gene family of moso bamboo
基因登录号 ID | 染色体位置 Chromosome location | 等电点 pI | 相对分子量/kD MW | 长度/aa Length | 跨膜区数量 No. of transmembrane domain |
---|---|---|---|---|---|
PH02Gene00592.t1 | hic_scaffold_24 | 9.63 | 61 635.52 | 558 | 9 |
PH02Gene01933.t1 | hic_scaffold_23 | 9.94 | 62 657.88 | 571 | 10 |
PH02Gene35134.t1 | hic_scaffold_16 | 10.18 | 33 127.26 | 294 | 9 |
PH02Gene08796.t1 | hic_scaffold_6 | 9.87 | 42 370.12 | 384 | 10 |
PH02Gene45054.t2 | hic_scaffold_9 | 9.13 | 64 409.35 | 586 | 10 |
PH02Gene22907.t1 | hic_scaffold_18 | 8.52 | 67 869.30 | 621 | 10 |
PH02Gene22131.t1 | hic_scaffold_16 | 9.26 | 64 301.36 | 583 | 10 |
PH02Gene10869.t1 | hic_scaffold_14 | 9.18 | 67 749.68 | 609 | 10 |
PH02Gene20948.t2 | hic_scaffold_16 | 8.82 | 72 183.69 | 651 | 10 |
PH02Gene48421.t1 | hic_scaffold_14 | 8.70 | 68 667.45 | 613 | 10 |
PH02Gene25481.t1 | hic_scaffold_342 | 8.02 | 73 583.66 | 663 | 9 |
PH02Gene41494.t1 | hic_scaffold_9 | 7.71 | 69 005.90 | 623 | 9 |
PH02Gene06334.t1 | hic_scaffold_7 | 7.03 | 70 670.36 | 640 | 8 |
PH02Gene06335.t1 | hic_scaffold_7 | 7.30 | 70 425.26 | 640 | 10 |
PH02Gene20553.t1 | hic_scaffold_13 | 7.09 | 77 827.50 | 708 | 9 |
图3 PheSLAC基因家族系统发育树(A)、保守基序(B)和保守结构域(C) At:拟南芥;Os:水稻;PH:毛竹。下同。
Fig. 3 Phylogenetic tree(A),conserved motif(B)and conserved domains(C)in PheSLAC gene family At:Arabidopsis thaliana;Os:Oryza sativa;PH:Phyllostachys edulis. The same below.
图4 PheSLAC1蛋白关键氨基酸位点 橙色标记代表磷酸化位点,红色标记代表离子选择位点,绿色标记代表苯环。
Fig. 4 Key amino acids sites on PheSLAC1 proteins The orange label represents the phosphorylation site,the red label represents the ion selection site,and the green label represents the benzene ring.
图7 毛竹PheSLAC1过表达转基因株系的鉴定 拟南芥野生型Col和突变体slac1-3用作对照,肌动蛋白2用作内标。
Fig. 7 Characterization of PheSLAC overexpression transgenic lines Arabidopsis wild type Col and slac1-3 were used as the control,ACTIN 2 was used as an internal standard.
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