生物技术通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (3): 41-49.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0716
洪雅萍(), 陈雪津, 王鹏杰, 谷梦雅, 高婷, 叶乃兴()
收稿日期:
2021-06-04
出版日期:
2022-03-26
发布日期:
2022-04-06
作者简介:
洪雅萍,女,硕士研究生,研究方向:茶树栽培和资源利用;E-mail: 基金资助:
HONG Ya-ping(), CHEN Xue-jin, WANG Peng-jie, GU Meng-ya, GAO Ting, YE Nai-xing()
Received:
2021-06-04
Published:
2022-03-26
Online:
2022-04-06
摘要:
探究萜类合成酶(Terpenoid synthase,TPS)在茉莉花萜类化合物合成中的作用及外源激素处理下的表达模式,为深入研究茉莉花TPS基因家族的功能及在外源激素胁迫中的作用奠定理论依据。以茉莉花转录组数据为基础,利用生物信息学方法对茉莉花TPS家族进行鉴定及分析,采用实时荧光定量分析茉莉花TPS家族在茉莉花不同组织中及不同激素处理下的表达模式。结果显示,茉莉花TPS家族含有8个同时具有Terpene_synthase和Terpene_synthase_C结构域的家族成员,分别命名为JsTPS1-JsTPS8。茉莉花TPS成员的蛋白长度为163-844个氨基酸;分子量为19 103.6-96 887.4 kD,主要定位于细胞质和叶绿体中。系统进化树显示茉莉花TPS基因家族可以分为4个亚家族(a、b、e/f、g);qRT-PCR结果显示,JsTPS1、JsTPS2、JsTPS3、JsTPS5、JsTPS7基因在花瓣中高表达;经IAA、GA、SA和MeJA处理后JsTPS1、JsTPS2、JsTPS3、JsTPS5、JsTPS6和JsTPS7的表达量受到不同程度的诱导表达。MeJA处理可显著诱导6个茉莉花TPS基因的上调表达,相对表达量最大值出现在4-9 h;4种激素的诱导作用由大到小分别为:MeJA>IAA>GA>SA。茉莉花含有8个TPS家族成员,茉莉花TPS基因主要在花瓣中高表达且与茉莉花香气形成关系密切,能够被IAA和MeJA诱导上调表达,GA和SA可能会抑制部分茉莉花TPS基因的表达。
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基因名称 Gene name | 上游引物 Forward primer(5'-3') | 下游引物 Reverse primer(5'-3') |
---|---|---|
JsTPS1 | TTGAAGTTGCTCGACGCTCT | GCATCTCCAAGGCTGCACTA |
JsTPS2 | AGCACGATGACCAGACAGTG | GCACCAGTCGAGCGTAATCT |
JsTPS3 | GATGATCGGAGGTGGCGATT | TGCAAAATGTGACGCTTCGG |
JsTPS4 | GGTGGTGGGAGAATCTTGGG | CAAGGAATGAAGCGCTTCCG |
JsTPS5 | GAGAACCTCCACCTCACTGC | AAGCCATTTTCGCAAGCTCG |
JsTPS6 | TACCACAGGAGCATGGCAAG | AATCGGCAACTCCCTGGAAG |
JsTPS7 | GCTCTACCCGCAACTCTTGT | TCGTCTGCAGGATACCTTGC |
JsTPS8 | GCTTGAGCTCTTTGAGGCCT | GTGGTTCAAATGCGACTCCA |
表1 引物序列
Table 1 Primer sequences
基因名称 Gene name | 上游引物 Forward primer(5'-3') | 下游引物 Reverse primer(5'-3') |
---|---|---|
JsTPS1 | TTGAAGTTGCTCGACGCTCT | GCATCTCCAAGGCTGCACTA |
JsTPS2 | AGCACGATGACCAGACAGTG | GCACCAGTCGAGCGTAATCT |
JsTPS3 | GATGATCGGAGGTGGCGATT | TGCAAAATGTGACGCTTCGG |
JsTPS4 | GGTGGTGGGAGAATCTTGGG | CAAGGAATGAAGCGCTTCCG |
JsTPS5 | GAGAACCTCCACCTCACTGC | AAGCCATTTTCGCAAGCTCG |
JsTPS6 | TACCACAGGAGCATGGCAAG | AATCGGCAACTCCCTGGAAG |
JsTPS7 | GCTCTACCCGCAACTCTTGT | TCGTCTGCAGGATACCTTGC |
JsTPS8 | GCTTGAGCTCTTTGAGGCCT | GTGGTTCAAATGCGACTCCA |
基因 Gene | 转录组基因 Transcriptome gene | 氨基酸数目 Number of amino acids/aa | 分子量 MW/kD | 等电点 pI | 平均亲水性 GRAVY | 亚细胞定位 Subcellular location | 功能预测 Predicted functional |
---|---|---|---|---|---|---|---|
JsTPS1 | c33849.graph_c0 | 552 | 64070.58 | 5.25 | -0.191 | 叶绿体 Chloroplast | 大根香叶烯D合酶 Germacrene D synthase |
JsTPS2 | c29553.graph_c0 | 593 | 69302.16 | 5.78 | -0.371 | 细胞质 Cytoplasm | - |
JsTPS3 | c30319.graph_c0 | 600 | 69530.43 | 5.90 | -0.351 | 叶绿体 Chloroplast | - |
JsTPS4 | c19904.graph_c0 | 584 | 66906.02 | 5.18 | -0.326 | 叶绿体 Chloroplast | - |
JsTPS5 | c33314.graph_c0 | 540 | 62628.94 | 5.63 | -0.245 | 细胞质 Cytoplasm | α-法尼烯合酶 α-farnesene synthase |
JsTPS6 | c32177.graph_c0 | 584 | 68311.93 | 5.55 | -0.390 | 叶绿体 Chloroplast | - |
JsTPS7 | c27401.graph_c0 | 844 | 96887.40 | 6.09 | -0.343 | 细胞质 Cytoplasm | (E,E)-香叶基芳樟醇合酶 (E,E)-geranyllinalool synthase |
JsTPS8 | c44781.graph_c0 | 163 | 19103.06 | 5.64 | -0.071 | - | - |
表2 茉莉花JsTPS基因家族的序列特征
Table 2 Sequence characteristics of JsTPS genes in J. sambac
基因 Gene | 转录组基因 Transcriptome gene | 氨基酸数目 Number of amino acids/aa | 分子量 MW/kD | 等电点 pI | 平均亲水性 GRAVY | 亚细胞定位 Subcellular location | 功能预测 Predicted functional |
---|---|---|---|---|---|---|---|
JsTPS1 | c33849.graph_c0 | 552 | 64070.58 | 5.25 | -0.191 | 叶绿体 Chloroplast | 大根香叶烯D合酶 Germacrene D synthase |
JsTPS2 | c29553.graph_c0 | 593 | 69302.16 | 5.78 | -0.371 | 细胞质 Cytoplasm | - |
JsTPS3 | c30319.graph_c0 | 600 | 69530.43 | 5.90 | -0.351 | 叶绿体 Chloroplast | - |
JsTPS4 | c19904.graph_c0 | 584 | 66906.02 | 5.18 | -0.326 | 叶绿体 Chloroplast | - |
JsTPS5 | c33314.graph_c0 | 540 | 62628.94 | 5.63 | -0.245 | 细胞质 Cytoplasm | α-法尼烯合酶 α-farnesene synthase |
JsTPS6 | c32177.graph_c0 | 584 | 68311.93 | 5.55 | -0.390 | 叶绿体 Chloroplast | - |
JsTPS7 | c27401.graph_c0 | 844 | 96887.40 | 6.09 | -0.343 | 细胞质 Cytoplasm | (E,E)-香叶基芳樟醇合酶 (E,E)-geranyllinalool synthase |
JsTPS8 | c44781.graph_c0 | 163 | 19103.06 | 5.64 | -0.071 | - | - |
图1 茉莉花与其他植物TPS蛋白的系统进化分析 AtTPS:拟南芥;TPS:番茄;CsTPS:茶树;OeTPS:油橄榄;OfTPS:桂花;JsTPS:茉莉花
Fig. 1 Phylogenetic analysis of the TPS proteins in the J. sambac and other plants AtTPS:Arabidopsis thaliana. TPS:Solanum lycopersicum. CsTPS:Camellia sinensis. OeTPS:Olea europaea. OfTPS:Osmanthus fragrans. JsTPS:J. sambac
图2 茉莉花TPS中RRX8W、RXR、DDXXD及NSE/DTE保守序列的比对 A:纵坐标为氨基酸序列堆叠的高度,表示该位置处的序列保守性;横坐标为氨基酸序列排列的顺序,表示该位置的每个氨基酸的相对频率;B:利用DNAMAN7.0软件对茉莉花TPS中 RRX8W、RXR、DDXXD及NSE/DTE保守序列进行对齐
Fig. 2 Alignment of the RRX8W,RXR,DDXXD and NSE/DTE conserved sequence among J. sambac TPS A:The ordinate is the height of amino acid sequence stack,indicating the sequence conservation at this position. The abscissa is the sequence of amino acid sequences and represents the relative frequency of each amino acid at that position. B:Alignment of the RRX8W,RXR,DDXXD and NSE/DTE conserved sequence among JsTPS by using DNAMAN7.0
图3 茉莉花TPS家族保守基序分析 A:茉莉花TPS家族系统进化树;B:茉莉花TPS家族保守基序分布;C:基序logo分析
Fig. 3 Conservative motif analysis of TPS family in J. sambac A: Phylogenetic tree of TPS family in J. sambac. B: Conserved motif distribution of TPS family in J. samba. C: Motif logo analysis
图4 茉莉花JsTPS家族在不同组织的表达谱 红色代表高表达,蓝色代表低表达
Fig. 4 Expression patterns of J. sambac JsTPS family in different tissues Red represents high expression,and bule represents low expression
图5 茉莉花JsTPS在不同激素处理下的表达模式 不同小写字母代表同一基因在不同激素处理下存在显著差异(P<0.05)
Fig. 5 Expression analysis of JsTPS under different treat-ments of IAA,GA,SA and MeJA Different normal letters indicate significant differences among different treatments of IAA,GA,SA and MeJA at 0.05 level
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