小飞蓬捕光叶绿素结合蛋白基因CcLhca-J9克隆及表达分析

摘要：

[背景]恶性杂草小飞蓬(Conyzacanadensis)危害严重,有效治理手段匮乏.植物源羊脂酸可高效抑制小飞蓬光合作用,是一种具有开发潜力的灭生型植物源除草化合物.捕光叶绿素a/b结合蛋白(LHC)是光合系统I(PSI)中重要复合体蛋白,在植物进行光合作用中发挥关键作用.[目的]挖掘羊脂酸抑制小飞蓬的潜在靶标基因,为植物源羊脂酸除草剂的开发提供理论依据.[方法]采用同源克隆和RACE技术从小飞蓬叶片中克隆CcLhca-J9的全长序列,并利用DNAMAN分析其核酸序列特征.在NCBI中搜索LHC的高相似度氨基酸序列,采用邻接法构建系统进化树.利用SWISS-MODEL和ExPaSy在线预测分子量、等电点和蛋白结构.以同源建模结果作为模型,采用AutoDock 4.2软件分析羊脂酸与CcLhca-J9蛋白之间的亲和力.采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析羊脂酸和对照药剂阿魏酸及清水处理小飞蓬叶片后CcLhca-J9表达差异.[结果]成功获得小飞蓬CcLhca-J9,基因编码区全长为744 bp,编码247个氨基酸,分子量为26.766 kD,理论等电点为6.43,属于Chloroa_b-bind家族蛋白.系统进化分析表明,CcLhca-J9与除虫菊(GEW73959.1,Tanacetumcinerariifolium)和黄花蒿(PWA35049.1,Artemisiaannua)Lhca蛋白进化程度最为接近,同处于菊科这一分支,一致性超过85％,表明该基因家族保守性较强.CcLhca-J9蛋白二级结构具有螺旋、β转角、延伸链、无规则卷曲;以4y28.1.O(2.80?)为模板进行同源建模,三级结构是单分子物体,具有6个叶绿体a配体,是一个典型的捕光复合物I叶绿素a/b结合蛋白.分子对接显示,羊脂酸与CcLhca-J9蛋白的氨基酸残基Gly68、Phe67、Phe69和Arg197在结合过程中产生了氢键和p-π的作用力.RT-qPCR结果显示,羊脂酸胁迫处理小飞蓬叶片条件下,CcLhca-J9的表达量存在明显差异,药后0—8 h内随时间延长表达量表现出下降的趋势.与对照阿魏酸和清水处理相比,羊脂酸处理抑制了CcLhca-J9的表达.[结论]CcLhca-J9具有典型的捕光叶绿素a/b结合蛋白功能,可能参与了羊脂酸抑制小飞蓬叶片生长过程,是具有开发除草剂潜力的抑草靶标.

关键词：小飞蓬、光捕获蛋白、基因克隆、分子对接、羊脂酸

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资助基金：国家自然科学基金;湖南省农业科技创新资金

在线出版日期：2021-01-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：86-94