生物技术通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (1): 243-249.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0709
朱毅1,2(), 柳唐镜3, 宫国义2, 张洁2, 王晋芳2(), 张海英2()
收稿日期:
2023-07-20
出版日期:
2024-01-26
发布日期:
2024-02-06
通讯作者:
王晋芳,女,博士,助理研究员,研究方向:瓜类育种与分子生物学;E-mail: wangjinfang@nercv.org;作者简介:
朱毅,男,硕士研究生,研究方向:瓜类分子生物学;E-mail: zzhuyii@126.com;柳唐镜为本文共同第一作者
基金资助:
ZHU Yi1,2(), LIU Tang-jing3, GONG Guo-yi2, ZHANG Jie2, WANG Jin-fang2(), ZHANG Hai-ying2()
Received:
2023-07-20
Published:
2024-01-26
Online:
2024-02-06
摘要:
【目的】蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase 2C, PP2C)是动植物中均存在的一类蛋白磷酸酶,拟探究其在西瓜果实成熟过程中发挥的重要作用。【方法】通过逆转录PCR(reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR)从栽培类型西瓜‘97103’中克隆ClPP2C3,并对其进行生物信息学、表达模式和亚细胞定位分析。【结果】西瓜ClPP2C3的cDNA序列长度为1 317 bp,编码438个氨基酸,其分子量大小为47.81 kD,蛋白质等电点为5.12。ClPP2C3包含1个PP2C保守结构域,与负调控果实成熟的番茄SlPP2C3、草莓FaABI1具有较高的同源性。西瓜ClPP2C3在细胞核表达。ClPP2C3在含糖量高的栽培品种中表达量显著高于含糖量低的野生品种。栽培品种ClPP2C3的2 kb片段长度启动子活性显著高于野生品种,而1 kb片段长度启动子活性之间无显著差异。【结论】由1-2 kb区间SNP导致的启动子活性差异对不同含糖量品种ClPP2C3表达量存在影响。
朱毅, 柳唐镜, 宫国义, 张洁, 王晋芳, 张海英. 西瓜ClPP2C3克隆及表达分析[J]. 生物技术通报, 2024, 40(1): 243-249.
ZHU Yi, LIU Tang-jing, GONG Guo-yi, ZHANG Jie, WANG Jin-fang, ZHANG Hai-ying. Cloning and Expression Analysis of ClPP2C3 in Citrullus lanatus[J]. Biotechnology Bulletin, 2024, 40(1): 243-249.
功能Function | 正向引物序列 Forward primer sequences(5'-3') | 反向引物序列Reverse primer sequences(5'-3') |
---|---|---|
克隆基因 Cloning of genes | ATGGCGGAGATTTGCTGTA | TCAAATTAAATTCTTTTGTACTAAATT |
荧光定量PCR Quantitative real-time PCR | AGTGGCTAGACGTCGGAGAA | AAATCTCCCGACCGTTTCTT |
亚细胞定位 Subcellular localization | TGTGCGATGGATATTTCGCGAATGGCGGAGATTTGCTGTAAA | GATTTCTGGATCCGCAGGCCTAATTAAATTCTTTTGTACTAAATTAAAAA |
启动子活性分析 Activity analysis of promotor | 0.5k-GTCGACGGTATCGATAAGCTTTAGAAAAAAAACAATTATTTAAATGGGG | TTGTCTAGAACTAGTGGATCCTACTAAGTTCTTTAATCTCCCCTCCC |
1.0k-GTCGACGGTATCGATAAGCTTAGGTTTCATAGAACATTACACATTCAAA | ||
2.0k-GTCGACGGTATCGATAAGCTTTTTTAATTTTTATTAGCAATTAGCAATTAGA |
表1 引物序列信息
Table 1 Primer sequence information
功能Function | 正向引物序列 Forward primer sequences(5'-3') | 反向引物序列Reverse primer sequences(5'-3') |
---|---|---|
克隆基因 Cloning of genes | ATGGCGGAGATTTGCTGTA | TCAAATTAAATTCTTTTGTACTAAATT |
荧光定量PCR Quantitative real-time PCR | AGTGGCTAGACGTCGGAGAA | AAATCTCCCGACCGTTTCTT |
亚细胞定位 Subcellular localization | TGTGCGATGGATATTTCGCGAATGGCGGAGATTTGCTGTAAA | GATTTCTGGATCCGCAGGCCTAATTAAATTCTTTTGTACTAAATTAAAAA |
启动子活性分析 Activity analysis of promotor | 0.5k-GTCGACGGTATCGATAAGCTTTAGAAAAAAAACAATTATTTAAATGGGG | TTGTCTAGAACTAGTGGATCCTACTAAGTTCTTTAATCTCCCCTCCC |
1.0k-GTCGACGGTATCGATAAGCTTAGGTTTCATAGAACATTACACATTCAAA | ||
2.0k-GTCGACGGTATCGATAAGCTTTTTTAATTTTTATTAGCAATTAGCAATTAGA |
图2 西瓜ClPP2C3与其他植物PP2C蛋白氨基酸序列比对分析 AtAHG3:拟南芥(At3G11410);AtHAI2:拟南芥(At1G07430);AtHAI3:拟南芥(At2G29380);SlPP2C3:番茄(Solyc06g076400.2.1);方块区域代表PP2C保守结构域
Fig. 2 Alignment analysis of amino acid sequences between ClPP2C3 in watermelon and the PP2C proteins in other plants AtAHG: Arabidopsis(At3G11410); AtHAI2: Arabidopsis(At1G07430); AtHAI3: Arabidopsis(At2G29380); SlPP2C3: tomato(Solyc06g076400.2.1). The block area indicates the conserved domain of PP2C
图3 ClPP2C3蛋白与其他植物PP2C蛋白的进化树分析 SlPP2C3(Solyc06g076400.2.1)、SlPP2C1(Solyc03g096670):番茄;AtAHG3(At3G11410)、AtHAI2(At1G07430)、AtHAI3(AtG29380):拟南芥;FaABI1(AEP67941):草莓
Fig. 3 Phylogenetic analysis of ClPP2C3 protein and PP2C protein in other plants SlPP2C3(Solyc06g076400.2.1), SlPP2C1(Solyc03g096670): tomato; AtAHG3(At3G11410), AtHAI2(At1G07430), AtHAI3(AtG29380): Arabidopsis; FaABI1(AEP67941): strawberry
分类 Classification | 品种名称 Variety name | 含糖量(Brix) Sugar content | 基因相对表达量 Relative gene expression |
---|---|---|---|
C.lanatus.cultivar | 97103 | 9.4±0.648 | 1.19±0.098ns |
C.lanatus.cultivar | WDM | 11.6±1.068 | 1.28±0.124ns |
C.lanatus.cultivar | ZZJM | 10.6±0.294 | 1.24±0.102ns |
C.lanatus.cultivar | JMT | 11.0±0.355 | 1.39±0.149* |
C.lanatus.cultivar | MG728 | 11.4±1.471 | 1.25±0.036ns |
C.lanatus.cultivar | JX1M | 10.9±0.455 | 1.36±0.136* |
C.mucosospermus | PI595203 | 2.5±0.432 | 0.36±0.045**** |
C.mucosospermus | PI248178 | 2.8±0.216 | 0.42±0.029**** |
C.mucosospermus | PI254740 | 2.1±0.294 | 0.32±0.054**** |
C.colocvynthis | PI220778 | 1.1±0.216 | 0.12±0.036**** |
C.colocvynthis | PI632755 | 1.7±0.141 | 0.15±0.022**** |
C.colocvynthis | PI549161 | 1.3±0.374 | 0.13±0.022**** |
C.colocvynthis | PI296337 | 1.8±0.432 | 0.19±0.037**** |
C.colocvynthis | PI296341-FR | 0.7±0.245 | 0.10±0.029**** |
表2 西瓜ClPP2C3在不同含糖量品种中的表达量分析
Table 2 Expressions of ClPP2C3 in watermelon varieties with different sugar contents
分类 Classification | 品种名称 Variety name | 含糖量(Brix) Sugar content | 基因相对表达量 Relative gene expression |
---|---|---|---|
C.lanatus.cultivar | 97103 | 9.4±0.648 | 1.19±0.098ns |
C.lanatus.cultivar | WDM | 11.6±1.068 | 1.28±0.124ns |
C.lanatus.cultivar | ZZJM | 10.6±0.294 | 1.24±0.102ns |
C.lanatus.cultivar | JMT | 11.0±0.355 | 1.39±0.149* |
C.lanatus.cultivar | MG728 | 11.4±1.471 | 1.25±0.036ns |
C.lanatus.cultivar | JX1M | 10.9±0.455 | 1.36±0.136* |
C.mucosospermus | PI595203 | 2.5±0.432 | 0.36±0.045**** |
C.mucosospermus | PI248178 | 2.8±0.216 | 0.42±0.029**** |
C.mucosospermus | PI254740 | 2.1±0.294 | 0.32±0.054**** |
C.colocvynthis | PI220778 | 1.1±0.216 | 0.12±0.036**** |
C.colocvynthis | PI632755 | 1.7±0.141 | 0.15±0.022**** |
C.colocvynthis | PI549161 | 1.3±0.374 | 0.13±0.022**** |
C.colocvynthis | PI296337 | 1.8±0.432 | 0.19±0.037**** |
C.colocvynthis | PI296341-FR | 0.7±0.245 | 0.10±0.029**** |
图5 西瓜ClPP2C3在不同含糖量品种中的表达量分析 CL:栽培类型;CM:半野生类型;CC:野生类型;**P<0.01;***P<0.001;****P<0.000 1
Fig. 5 Expressions of ClPP2C3 in watermelon varieties with different sugar contents CL: Cultivar. CM: Semi-wild type. CC: Wild type. **P< 0.01; ***P< 0.001; ****P< 0.000 1
图6 栽培和野生品种中西瓜ClPP2C3的3个片段长度启动子活性差异分析 ns:无显著差异,P>0.05;**P<0.01
Fig. 6 Difference analysis of promoter activities at three fragment lengths of ClPP2C3 between cultivated and wild watermelon ns: No significant difference, P>0.05; **P<0.01
图7 不同品种西瓜ClPP2C3的转录调控模型 A:栽培品种启动子序列分析;B:祖先品种启动子序列分析。W-box、MYC、ABRE、TATA:启动子上的结合元件;WRKY:转录因子;ABA:脱落酸
Fig. 7 Transcription regulation models of ClPP2C3 in different watermelon varieties A: Promoter subsequence analysis of cultivated varieties. B: Analysis of promoter subsequence of ancestral varieties. W-box, MYC, ABRE, TATA: Binding element on promoter. WRKY: Transcription factor. ABA: Abscisic acid
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