矮牵牛PhTs2基因克隆及花药发育时空表达模式分析

摘要

本文报道了矮牵牛花PhTs2基因的克隆与生物信息分析结果。PhTs2 cDNA全长942 bp，CDS为855 bp，编码284个氨基酸，蛋白分子量29.78 kD，理论等电点5.90，不稳定系数27.64，定位于叶绿体，含保守adh_short结构域。进化分析显示其与茄科烟草、番茄同源蛋白亲缘关系最近，序列一致性达92.63%；多序列比对表明该结构域在不同物种中高度保守。时空表达分析表明PhTs2在花芽发育早期及花药中特异高表达，具显著的组织与时间特异性。

关键词

PhTs2；矮牵牛；基因克隆；生物信息学；adh_short结构域；进化分析；时空表达；花药发育

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1. PhTs2的克隆及生物信息分析

克隆得到PhTs2的cDNA长度为942 bp，其CDS序列为855 bp，编码284个氨基酸（图1）。该基因编码蛋白的分子量为29.78 kD，理论等电点为5.90，不稳定系数为27.64。Plant-mPLoc预测其定位于叶绿体中。Pfam数据库检索发现该蛋白具有保守的adh_short结构域，该结构域通常由250~300个氨基酸组成，能够编码一类短链乙醇脱氢酶short-chain alcohol dehydrogenases（Villarroya et al., 1989）。

通过Blastp检索，选择其他9个物种的同源蛋白进行进化分析：玉米ZmTs2（NP_001105322.1）、水稻OsTs2（XP_015628717.1）、高粱SbTs2（ABD39546.1）、拟南芥AtATA1（NP_189882.1）、甜橙CsATA1（XP_024948801.1）、毛果杨PtATA1（XP_002312493.3）、葡萄VvATA1（RVW27600.1）、烟草NtATA1（XP_016461405.1）、番茄SlATA1（XP_019066403.1）。

系统进化分析表明PhTs2蛋白与同科植物烟草和番茄的同源蛋白亲缘关系较近，其序列一致性为92.63%，而与单子叶植物玉米、水稻及高粱的同源蛋白间亲缘关系较远（图2）。多序列比对发现adh_short结构域在这些不同物种的同源蛋白间相对保守。

2. PhTs2的时空表达模式分析

通过qRT-PCR对PhTs2的时空表达模式进行分析，发现PhTs2主要在花芽发育的早期表达，而且具有很强的组织特异性，只在花药有很高的表达，在其它组织中表达量很低（图3）。

对PhTs2在花药发育过程的表达进行分析发现，该基因同样在发育的早期表达，与在花芽中的表达模式类似（图4）。