杉木HD-Zip Ⅲ转录因子的克隆及表达分析

摘要：

第3类亮氨酸拉链蛋白(Class Ⅲ Homeodomain Leucine Zipper,HD-Zip Ⅲ)主要参与维管组织形成、顶端分生组织的分化、胚胎形态发生及侧生器官极性建立等调控过程.本研究基于转录组测序数据采用RACE技术克隆杉木(Cunninghamia lanceolata)HD-Zip Ⅲ基因,分析序列特征并检测在不同器官和组织中的表达模式,以期了解其在杉木木材发育过程中的作用.结果获得了HD-Zip Ⅲ家族的4个基因全长cDNA序列,分别命名为ClHDZ1(KF931396)、ClHDZ2(KF931397)、ClHDZ3(KF931398)和ClHDZ4(KF931399),相应编码蛋白分别由857、841、851和842个氨基酸残基组成,都含有同源异型域(homeodomain,HD)、亮氨酸拉链(leucine zipper,LZ)结构域、类固醇敏感的脂质调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein-related lipid transfer domain,START)结构域,丝氨酸/苏氨酸蛋白(START adjacent domain,SAD)结构域,以及保守的甲硫氨酸-谷氨酸-赖氨酸-组氨酸-亮氨酸-丙氨酸(Met,Glu,Lys,His, Leu,Ala,MEKHLA)结构域.分子进化树显示来自裸子植物、被子叶植物的HD-ZipⅢ分别聚类在不同的分支,其中C1HDZ1和C1HDZ3是在进化历程中较早出现的一类,ClHDZ2和ClHDZ4归属裸子植物的C8亚类.4个ClHDZs在不同器官中都有不同程度的表达,且在根中表达量皆为最低.ClHDZ1主要在针叶中表达;ClHDZ4基因主要在雌球花中表达;ClHDZ2跟ClHDZ3表达模式相似,主要在茎中表达,且表达量均随着木质化程度的提高而增强,暗示可能参与杉木木质部的发育.进一步的定量PCR分析显示,ClHDZ2主要在韧皮部和木质部中表达,相应数值分别是形成层的2.0和2.2倍;ClHDZ3在木质部中的表达量是韧皮部和形成层的8倍以上.这两个基因在响应应压木诱导处理中呈现出不同的表达模式,ClHDZ2在对应木中优势表达,而ClHDZ3则呈现出与木质素变化一致的模式,即应压木中的ClHDZ3基因表达量显著高于对应木中的ClHDZ3基因表达量,推测ClHDZ2和ClHDZ3这两个基因可能参与调控杉木木材形成过程.杉木HD-Zip Ⅲ基因的分子生物学研究为揭示杉木木材形成提供了新的科学依据,并为杉木木材形成分子机制的深入研究打好了基础.

关键词：杉木、HD-Zip Ⅲ转录因子、应压木、基因克隆、表达分析

所属期刊栏目：25

分类号：S718.45(林业基础科学)

资助基金：国家自然科学基金项目31300565;浙江省农业新品种选育重大科技专项2016C02056-5

在线出版日期：2018-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1820-1830