扁蓿豆MrALC的基因克隆、亚细胞定位及表达分析

摘要

扁蓿豆（Medicago ruthenica）又名扁豆子、花苜蓿，是一种豆科苜蓿属多年生优质牧草，具有抗旱、抗寒、耐贫瘠、耐践踏等适应环境的优良特点，是天然草地改良和人工草地建植的理想牧草。因此，提高扁蓿豆种子产量对天然草地补播改良、高产优质人工草地建植和草地生态环境综合治理有着重要的生产和生态意义。前人研究表明，拟南芥（Arabidopsis thaliana） alc突变体表现为角果不裂，ALC基因被证实是调控拟南芥角果开裂的关键基因，但其在扁蓿豆中的功能尚不明确。为探究MrALC基因在扁蓿豆荚果发育中的调控作用，培育低裂荚扁蓿豆新种质，解决扁蓿豆种子产量低的生产现状，本研究利用PCR技术从扁蓿豆中扩增获得了1 062 bp的MrALC cDNA完整编码区。生物信息学预测分析显示：该基因编码353个氨基酸残基，其中有28个正电荷残基和34个负电荷残基，分子量为38 234.28 Da，等电点（pI）为6.06，预测蛋白的亲水性值是-0.667，不稳定系数为76.03，是一种不稳定的亲水性酸性蛋白；该蛋白含有典型的bHLH蛋白结构域，包含17.10%的α-螺旋和82.32%的无规卷曲。亚细胞定位分析结果显示，MrALC蛋白定位于细胞核中。不同组织器官中的表达分析结果显示，MrALC在不同组织器官中的表达量为荚果>花>茎>叶>根，且荚果和花与根、茎、叶的表达量差异极显著（P<0.01）。荚果不同发育时期的表达分析结果显示，MrALC在荚果不同发育时期的表达量为12 DAF>16 DAF>8 DAF>20 DAF，且12 DAF和16DAF的荚果与8 DAF和20 DAF的荚果的表达量差异极显著（P<0.01）。上述结果为进一步揭示MrALC基因调控扁蓿豆荚果发育的分子机制提供了研究基础，也为利用分子育种技术创制低裂荚扁蓿豆新种质提供了科学依据。

关键词

扁蓿豆 / 基因克隆 / MrALC / 亚细胞定位 / 表达分析