馬鈴薯StPCS基因的克隆及表達分析.pdf

1、馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）富含淀粉，能提供豐富的營養(yǎng)能源，即可做糧，又可供蔬，是重要的栽培作物。土壤重金屬污染不僅嚴重影響馬鈴薯生長發(fā)育與產量，而且在塊莖中富集，造成馬鈴薯及其加工產品的食品安全隱患，從而對人類的身體健康產生威脅。
　　本試驗對4份供試馬鈴薯材料的植物絡合素合酶基因(StPCS)的保守區(qū)進行了克隆和序列比對分析;對N5-08和N5-48的StPCS編碼區(qū)進行了克隆和序列比對分析，并進行蛋白序

2、列比對分析和結構預測與分析;分別采用重金屬（Cd等）、BSO和GSH對供試材料水培苗進行12h處理，測定植株MDA含量并檢測StPCS的相對表達量;進而分析供試材料StPCS序列、表達量及其與Cd脅迫、植株損傷水平間的關系，探討馬鈴薯StPCS對Cd脅迫的抗性機制。主要結果和結論如下:
　　1.設計簡并引物F1/R1對4份供試材料的保守區(qū)進行PCR擴增、測序，結果表明:4份材料及參考基因AJ548472.1的保守區(qū)域間存在少數(shù)堿基

3、差異，但與參考基因編碼的氨基酸序列(CAD68110.1)無差異。
　　2.設計引物F2/R2對N5-08、N5-48的StPCS基因完整編碼區(qū)進行擴增、測序，結果表明:兩份材料的StPCS序列與參考基因AJ548472.1間的同源性均為99％以上;N5-08 StPCS編碼的蛋白質與參考基因編碼蛋白質（CAD68110.1）無氨基酸序列差異，N5-48的第328氨基酸位點存在差異。綜合上述結果推測:供試馬鈴薯材料的重金屬抗性差異

4、，可能主要不是源于PCS結構，而是其表達水平的差異。
　　3.對StPCS編碼的氨基酸序列與多種雙子葉的PCS蛋白進行分析表明:PCS的N端的高度保守，包含的三聯(lián)體（Cys-56，His-162和Asp-182），并且具有雙子葉PCS的特征位點:Cys-56、Cys-90/91、Cys-109和Cys-113;C端卻有很大的差異，含15個Cys殘基，其中包含的4個Cys-Cys元件（90-91，350-351，368-369，41

5、5-416）。
　　4.采用Cd50μmol/L處理4份供試材料水培苗，材料間和部位（根、莖、葉）間MDA含量(12h)差異極顯著。采用Cd、Pb、Cu和Zn處理SY1，Cu脅迫整株的MDA含量(12h)最高，根和莖比對照增加了233.22％和146.62％;總體上必需元素Cu、Zn對植株的損傷比非必須元素重金屬Pb、Cd更嚴重;需要進一步驗證和研究。
　　5.Cd處理4份供試材料水培苗(12h)，植株StPCS相對表達水量

6、顯著提高;C5水培苗的StPCS相對表達量（整株與根）與Cd濃度相關顯著，（整株）與MDA含量顯著負相關，表明StPCS受Cd誘導表達，并對Cd脅迫表現(xiàn)保護作用;N5-08的StPCS基因相對表達量的部位差異并不明顯，可能在基因表達調控與Cd脅迫保護機制上與C5存在差異，兩者可作為對比材料用于進一步研究。
　　6.BSO+Cd處理導致C5水培苗StPCS相對表達水平顯著下降，而GSH+Cd處理顯著提高StPCS相對表達水平;表明馬