新疆野苹果MsPYR1-like基因生物信息学分析及其在种子萌发过程中的表达模式

摘要

【目的】克隆新疆野苹果(Malus sieversii)脱落酸受体基因MsPYR1-like,研究其在4℃低温沙藏过程中的表达规律，为揭示MsPYR1-like基因的功能及其在新疆野苹果种子休眠解除中的作用提供依据。【方法】从NCBI数据库中选择金冠苹果(Malus domestica)PYR1-like基因序列，将其与新疆野苹果转录组数据库进行BLAST同源比对，获得新疆野苹果PYR1-like基因序列。采用在线网站Expasy ProtParma、Expasy ProtScale、TMHMM2.0、SignalP-6.0和Plant-mPLoc,对MsPYR1-like蛋白进行理化特性和亲疏水性分析以及跨膜结构、信号肽和亚细胞定位预测。使用NCBI的CDD数据库、SOPMA和Swiss-Model Workspace,分析MsPYR1-like蛋白的保守结构域、预测蛋白二级和三级结构。利用DNAMAN和MEGA 11进行蛋白序列比对和构建蛋白系统进化树，构建MsPYR1-like基因载体并对侵染烟草叶片进行亚细胞定位。采用室温和4℃低温沙藏层积法处理新疆野苹果种子，于处理0,30,60,90和120 d时取样测定种子萌发率，同时采用实时荧光定量PCR检测种子MsPYR1-like的相对表达量，采用酶联免疫吸附法测定脱落酸含量，分析种子萌发率、MsPYR1-like相对表达量和脱落酸含量三者之间的关系。【结果】MsPYR1-like基因开放阅读框全长621 bp,编码206个氨基酸，分子质量为23.14 ku,等电点5.37,不稳定系数41.16,脂肪族氨基酸指数74.17,为亲水性蛋白，不含信号肽和跨膜结构。其蛋白序列具有SRPBCC超家族结构域，属于PYR/PYL/RACR蛋白家族，α-螺旋和无规则卷曲为二级结构主要组成。MsPYR1-like亚细胞定位在细胞核和细胞质膜中。同源性分析和系统进化树结果显示，MsPYR1-like与欧洲野苹果(Malus sylvestris)同源蛋白的亲缘关系最近。室温处理不同时间的新疆野菜果种子萌发率均为0%,低温沙藏0,30,60,90,120 d的种子萌发率分别为0%,0%,7%,95%和100%;随沙藏层积时间的增加，室温和4℃低温处理新疆野苹果种子的脱落酸含量均呈下降趋势，室温处理MsPYR1-like基因的相对表达量逐渐增加，而低温沙藏处理MsPYR1-like基因的相对表达量呈下降趋势。【结论】MsPYR1-like基因可能参与了新疆野苹果种子的休眠解除。

关键词

种子休眠 / 种子萌发 / 脱落酸 / 新疆野苹果 / MsPYR1-like / 生物信息学