龔明霞周蕓伊王愛勤羅海玲,2何龍飛
(1. 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧 530004;2. 廣西農(nóng)科院作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南寧 530007;3. 廣西農(nóng)科院蔬菜研究所,南寧 530007 )
山藥Actin基因片段的克隆及表達(dá)分析
龔明霞1,2,3周蕓伊1王愛勤1羅海玲1,2何龍飛1
(1. 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧 530004;2. 廣西農(nóng)科院作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南寧 530007;3. 廣西農(nóng)科院蔬菜研究所,南寧 530007 )
通過山藥Actin基因的克隆和表達(dá)分析,為研究山藥生長發(fā)育中肌動蛋白的作用及其他基因的表達(dá)和調(diào)控奠定基礎(chǔ)。根據(jù)GenBank中已經(jīng)公布的其他植物肌動蛋白基因(Actin)的保守序列設(shè)計一對簡并引物,采用RT-PCR技術(shù)從山藥塊莖中分離出1個Actin基因cDNA片段,命名為DoActin。片段長度為1 091 bp,編碼357個氨基酸,并提交GenBank(登錄號:KU669295)。與NCBI核酸和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫序列比對,該序列與其他植物Actin基因核苷酸序列的同源性均在83%以上,氨基酸序列的同源性均在97%以上。進(jìn)化分析結(jié)果顯示,DoActin與海棗Actin-2、木本棉Actin-7的親緣關(guān)系最近。實(shí)時定量PCR結(jié)果顯示,DoActin在山藥葉片、地上莖和地下塊莖以及不同發(fā)育期的塊莖和葉片中表達(dá)量相對穩(wěn)定,表明其適宜作為山藥的內(nèi)參基因。
山藥;Actin基因;克?。槐磉_(dá)分析;序列分析
肌動蛋白(Actin)是一種普遍存在于真核生物細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì),是構(gòu)成細(xì)胞骨架中微絲的主要組分。它是單一多肽鏈的球狀蛋白,由375-377個氨基酸組成[1]。由于actin蛋白是組成型表達(dá),在細(xì)胞中能穩(wěn)定表達(dá),常作為半定量RT-PCR以及實(shí)時熒光定量PCR分析基因表達(dá)水平的經(jīng)典內(nèi)參基因[2-4]。至今,已相繼從擬南芥[5]、水稻[6]、玉米[7]、長穗偃麥草[8]、木薯[9]、百合[10]、陸地棉[11]、海州香薷[12]及香樟[13]等高等植物中克隆出Actin基因。這些基因在真核細(xì)胞進(jìn)化過程中高度保守,氨基酸序列同源性高達(dá)70%-100%。
山藥為薯蕷科(Dioscoreaceae)薯蕷屬(Dioscorea)草本植物,是一種藥食兼用的重要塊莖類經(jīng)濟(jì)作物[14]。薯蕷全球共有600多個種,其中山藥品種(D. opposita)為全球最重要的6大可食用的薯蕷品種之一[15],在亞洲國家被廣泛種植[16],也已成為我國山藥的主栽品種之一。我國山藥種植面積已由2008年的20萬hm2左右發(fā)展到2013年的近47萬hm2[17]。因此,山藥的產(chǎn)量和品質(zhì)不僅關(guān)系到山藥產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效益問題,而且關(guān)系到國家的糧食安全問題。為促進(jìn)山藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,近10年來,科技工作者加強(qiáng)了山藥栽培技術(shù)[18-20]、新品種選育[21-23]、深加工[24]等方面的研究,而在山藥塊莖生長發(fā)育、產(chǎn)量形成調(diào)控機(jī)理等方面的基礎(chǔ)研究很薄弱?;虮磉_(dá)量差異的研究,需要一個恒定表達(dá)的內(nèi)參基因作為標(biāo)準(zhǔn)來衡量。目前,已有報道借用其他物種的Actin作為內(nèi)參基因[25-27],在GenBank中僅有盾葉薯蕷(俗稱黃姜,D. zingiberensis)的1個Actin蛋白質(zhì)和mRNA片段的記錄,并被作為內(nèi)參基因在紫山藥上進(jìn)行應(yīng)用[28],而尚未見有關(guān)山藥(D. opposita)的Actin基因克隆和應(yīng)用研究的報道。因此,獲取山藥中Actin基因,分析測定其表達(dá)穩(wěn)定性,以確定其是否能夠作為山藥植物內(nèi)參基因使用,對今后山藥重要調(diào)控和功能基因表達(dá)的研究具有重要意義。本研究采用RT-PCR法進(jìn)行山藥actin基因克隆,并進(jìn)行序列比對分析,同時結(jié)合實(shí)時熒光定 量PCR(RT-qPCR)技術(shù)研究其在山藥葉片、地上莖、地下塊莖以及不同發(fā)育時期的塊莖和葉片中的穩(wěn)定性,旨在為山藥優(yōu)良內(nèi)參基因的確定、山藥生長發(fā)育中肌動蛋白的作用等研究奠定基礎(chǔ)。
1.1 材料
1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 以廣西農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的山藥品種“桂淮5號”為供試材料,分別取塊莖膨大期的葉片、地上莖、地下塊莖以及不同發(fā)育時期的塊莖,經(jīng)液N2速凍后放入-80℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>
1.1.2 主要試劑與儀器 DL2000 DNA Marker、Taq DNA聚合酶、dNTP、大腸桿菌JM109菌株、克隆載體pMDTM19-T、RNA提取試劑盒、反轉(zhuǎn)錄試劑盒、膠回收試劑盒等均購自TaKaRa公司,氨芐青霉素(Amp)、異丙基硫代半乳糖苷(IPTG)、5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-吡喃半乳糖苷(X-Gal)購自上海生工。RT-qPCR反應(yīng)試劑為iTaq Universal SYBR Green Supermix、0.2 mL低位白色8聯(lián)管以及光學(xué)級8聯(lián)管平頂蓋等購自美國伯樂(Bio-Rad)公司。熒光定量PCR儀為美國伯樂公司生產(chǎn)的CFX-96實(shí)時熒光定量系統(tǒng)。
1.2 方法
1.2.1 引物的設(shè)計及合成 通過比對GenBank中已公布的其他植物Actin基因cDNA序列,根據(jù)保守區(qū)域利用Primer5.0軟件設(shè)計一對簡并引物,上游引物DoAct-R:5'-TGAYAATGGDACWGGNATGG-3',下游引物DoAct-F:5'-CACTTCCKGTGVACAATGG-3'(其中:Y=C/T,D=A/T/G,W=A/T,N=A/C/G/T,K=G/ T,V=G/C/A),預(yù)測所得片段長度約為1 100 bp;根據(jù)DoActin基因核苷酸序列的特異區(qū)域設(shè)計一對實(shí)時熒光定量PCR引物DoAct-RTR:5'-GAGCAAGGAAATCACAGCAC-3'和 DoAct-RTF:5'-TCAGGGAAGCCAAGATAGAG-3',擴(kuò)增片段138 bp。引物合成和基因測序由北京奧科鼎盛生物科技有限公司完成。
1.2.2 山藥總RNA的提取 根據(jù)TaKaRa的MiniBEST多糖多酚植物組織總RNA抽提試劑盒說明書,分別提取山藥葉片、地上莖、地下塊莖中的總RNA。用IMPLEN超微量紫外分光光度計測定OD260和OD280值及RNA濃度,用1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA的完整性。
1.2.3 RT-PCR擴(kuò)增 根據(jù)PrimeScriptTMⅡ第一鏈cDNA合成試劑盒操作說明書,取1 μg RNA反轉(zhuǎn)錄合成第一鏈cDNA,作為PCR擴(kuò)增山藥Actin基因片段的模板。PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系為25 μL,具體如下:cDNA 2.0 μL,10× PCR Buffer(含20 mmol/L Mg2+)2.5 μL,2.5 mmol/L dNTP 2.0 μL,10 μmol/L Primer-R 1 μL,10 μmol/L Primer-F 1 μL,Taq DNA聚合酶(5U/μL)0.2 μL,ddH2O 16.3 μL。反應(yīng)條件為:94℃預(yù)變性 5 min;94℃變性 30 s,45-48℃退火 45 s,72℃延伸 1 min,35個循環(huán);72℃延伸 10 min,4℃下低溫放置。2%瓊脂糖凝膠檢測 PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物。
1.2.4 PCR擴(kuò)增產(chǎn)物回收檢測 擴(kuò)增產(chǎn)物與預(yù)期大小相符后,另做8管20 μL體系,合并,在1.5%的瓊脂糖凝膠上電泳,利用TaKaRa的MiniBESTVer.4.0瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒,回收目的條帶。用IMPLEN超微量紫外分光光度計測定OD260和OD280值及回收產(chǎn)物的濃度。
1.2.5 PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的連接及轉(zhuǎn)化 參照克隆載體pMDTM19-T克隆試劑盒說明書,根據(jù)測得的回收產(chǎn)物的濃度確定產(chǎn)物DNA加入的量,將回收目的條帶連接于克隆載體pMDTM19-T上,并轉(zhuǎn)化大腸桿菌JM109感受態(tài)細(xì)胞,在含Amp、X-Gal、IPTG的LB固體培養(yǎng)基上篩選培養(yǎng),挑選白色菌落擴(kuò)大培養(yǎng),采用目的條帶引物檢測菌液PCR,送陽性克隆測序。
1.2.6 Actin基因的序列分析 應(yīng)用NCBI的ORF程序?qū)λ玫男蛄胁檎议_放閱讀框,并推導(dǎo)出其氨基酸序列。使用NCBI中的Blast對所得基因的核苷酸序列與氨基酸序列進(jìn)行比對,根據(jù)結(jié)果選取各種植物的Actin氨基酸序列,采用DNAMAN軟件比對多序列,采用MEGA5.1軟件構(gòu)建多序列進(jìn)化樹。
1.2.7 DoActin基因的定量表達(dá)分析 (1)反應(yīng)體系的優(yōu)化:采用SYBR Green染料法,在Bio-Rad CFX-96熒光定量PCR儀上進(jìn)行擴(kuò)增和數(shù)據(jù)分析。分別對熒光定量引物的退火溫度、引物濃度、循環(huán)條件(2步法和3步法)進(jìn)行優(yōu)化,確定最佳擴(kuò)增體系和條件。優(yōu)化后的RT-qPCR反應(yīng)體系為:Mix 10 μL,DoAct-RTR 1 μL,DoAct-RTF 1 μL,cDNA(稀釋 3倍)2 μL,ddH2O 6 μL。擴(kuò)增條件為:95℃ 3 min,95℃ 5 s,60℃ 30 s,循環(huán)數(shù)39個。(2)熔解曲線分析和標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立:首先采用普通PCR,產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測,再對RT-qPCR產(chǎn)物熔解峰進(jìn)行分析,以確定得到的產(chǎn)物是否為目的產(chǎn)物。以其中一份陽性樣品cDNA進(jìn)行5倍梯度稀釋作為模板,采用優(yōu)化好的條件進(jìn)行RT-qPCR,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。(3)提取山藥膨大期的葉片、地上莖、地下塊莖以及不同發(fā)育時期塊莖和葉片中的總RNA,用吸光值法測定不同組織的RNA量。不同組織取1 μg RNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄,然后進(jìn)行RT-qPCR分析。根據(jù)各個樣品的平均CT值,利用Excel 2010作圖。
2.1 總RNA的提取及檢測
以山藥塊莖為材料提取總RNA,經(jīng)1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測,結(jié)果顯示28S rRNA、18S rRNA條帶整齊清晰,且28S rRNA的亮度約為18S rRNA的2倍(圖1),表明獲得的總RNA較完整。
圖1 山藥塊莖總RNA電泳圖
經(jīng)紫外分光光度計測定和分析,RNA樣品OD260/OD280的平均值為1.95,OD260/OD230的平均值為2.06,濃度為580-810 ng/μL,表明所提取的總RNA樣品基本沒有酚類、蛋白質(zhì)及其他小分子物質(zhì)的污染,純度較高,可用于反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。
2.2 RT-PCR擴(kuò)增
以第一鏈cDNA為模板,用引物Primer-F和Primer-R在不同退火溫度下進(jìn)行PCR擴(kuò)增,獲得一條約為1 100 bp的條帶,與預(yù)期的目的片段大小相似(圖2)。根據(jù)相同量的PCR產(chǎn)物的亮度可知,在47℃下產(chǎn)物條帶最亮,說明引物對Primer-F和Primer-R適宜的退火溫度為47℃。
2.3 PCR產(chǎn)物回收
將目的條帶進(jìn)行凝膠回收,紫外分光光度計測得的回收產(chǎn)物OD260/OD280為1.8,OD260/OD230為2.0,濃度為177 ng/μL,說明回收的DNA產(chǎn)物純度高,無蛋白質(zhì)和鹽分的污 染。
2.4 回收產(chǎn)物的克隆
以pMDTM19-T Vector為載體,吸取適量的回收產(chǎn)物DNA進(jìn)行TA連接,轉(zhuǎn)化大腸桿菌JM109。在選擇培養(yǎng)基(含Amp、X-Gal、IPTG)上挑取10個白色菌落,菌落PCR鑒定重組質(zhì)粒,結(jié)果(圖3)表明,10個克隆中有7個為陽性克隆。
圖2 不同退火溫度下的PCR產(chǎn)物
圖3 菌落PCR陽性克隆檢測
2.5 測序結(jié)果與序列分析
送其中5個陽性克隆進(jìn)行測序,其測序結(jié)果完全一致,得到1 091 bp片段,編碼358個氨基酸。將核苷酸序列在NCBI網(wǎng)站上進(jìn)行Blastn比對分析。結(jié)果表明,山藥和油棕等其他100多種植物Actin核苷酸序列的相似性均在83%以上,其中與海棗(Phoenix dactylifera,LOC103720863)Actin-2的同源性達(dá)86%。由此推斷,本研究所獲得的基因片段應(yīng)該為山藥肌動蛋白Actin基因片段,將其命名為DoActin,提交GenBank,登錄號為KU669295。
將山藥DoActin推導(dǎo)的氨基酸序列在NCBI網(wǎng)站上進(jìn)行Blastp比對分析,結(jié)果表明,山藥與其他植物的Actin蛋白相似性都較高,為97%-99%,其中與番荔枝(Annonacherimola,AFD62269.1)及木本棉(Gossypiumarboreum,KHG20985.1)的相似性達(dá)99%。將山藥Actin蛋白與NCBI數(shù)據(jù)庫中篩選出的22種植物的Actin蛋白,采用DNAMAN進(jìn)行了多序列比較分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有339個氨基酸處于保守區(qū)域,而僅有38個氨基酸不保守(圖4),即不同植物的Actin蛋白氨基酸序列只有在少數(shù)位置有突變發(fā)生,說明了植物肌動蛋白基因高度保守。
2.6 山藥Actin蛋白系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建
從NCBI下載與山藥肌動蛋白同源性較高的不同類型的22個Actin蛋白氨基酸序列,采用MEGA5.1軟件,以鄰位相連法(neighbor-joining,NJ)構(gòu)建進(jìn)化樹,各參數(shù)的設(shè)置采用默認(rèn)值。結(jié)果(圖5)顯示,22個植物Actin蛋白被分進(jìn)了兩個亞群即ClassⅠ、Class Ⅱ中。山藥肌動蛋白分布在ClassⅠ中,與海棗(Phoenix dactylifera,XP_008809027.1)Actin-2、木本棉(Gossypiumarboreum,KHG20985.1)Actin-7的親緣關(guān)系最近,說明這3種植物Actin基因之間的進(jìn)化可能只是在少數(shù)核苷酸位點(diǎn)上產(chǎn)生突變。
2.7 DoActin基因定量分析
2.7.1 定量引物的分析 利用DoAct-RTR和DoAct-RTF引物進(jìn)行普通PCR擴(kuò)增,瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果顯示擴(kuò)增產(chǎn)物長度與預(yù)期長度一致,無引物二聚體和非特異條帶。對熒光定量RT-PCR產(chǎn)物進(jìn)行熔解峰分析(圖6),DoActin片段在Tm=80-80.5℃處顯示特異性單峰,進(jìn)一步說明擴(kuò)增產(chǎn)物無引物二聚體及非特異性擴(kuò)增,證實(shí)引物設(shè)計的合理性和特異性。
2.7.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 以其中一份陽性cDNA樣品進(jìn)行5倍梯度稀釋,以優(yōu)化好的條件進(jìn)行熒光定量RT-PCR擴(kuò)增。得到的擴(kuò)增曲線(圖7)和標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖8),結(jié)果顯示,以Cq值為縱坐標(biāo)(Y),以稀釋倍數(shù)的對數(shù)為橫坐標(biāo)(X)建立的相對定量標(biāo)準(zhǔn)曲線,在所使用的濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系(R2=0.996),擴(kuò)增效率為99.3%。
2.7.3 DoActin基因在山藥不同器官及不同發(fā)育時期塊莖和葉片中的表達(dá)分析 RT-qPCR分析結(jié)果顯示,DoActin基因在山藥塊莖膨大中期的地下塊莖、地上嫩莖、葉片中的平均CT值無顯著差異(圖9-A),不具有組織表達(dá)特異性;DoActin基因在山藥地下塊莖形成期、膨大前期、膨大中期、膨大后期,以及成熟期的各個塊莖樣品中的平均CT值間也無顯著差異,且在這些時期的各個葉片樣品中的平均CT值之間也無顯著差異(圖9-B),說明DoActin基因在不同的發(fā)育時期的塊莖和葉片中表達(dá)量基本一致。因此,DoActin應(yīng)該為組成型表達(dá)的肌動蛋白基因。
圖5 山藥Actin與其他植物Actin的系統(tǒng)進(jìn)化樹
圖6 Doactin基因的溶解峰
圖7 DoActin基因的擴(kuò)增曲線
圖8 DoActin基因的標(biāo)準(zhǔn)曲線
圖9 山藥DoActin基因在植物不同器官(A)及不同發(fā)育時期的塊莖和葉片(B)中的平均CT值
目前,在半定量PCR或?qū)崟r熒光定量PCR分析中,有多種類似的看家基因被選作內(nèi)參基因,如肌動蛋白基因(ACT)、甘油醛 -3-磷酸脫氫酶基因(GAPDH)、18S和 28S核糖體RNA基因(18S rRNA、28S rRNA)及肽鏈延伸因子(ef1-α)基因等[29-31]。但在大多植物的表達(dá)研究中,Actin基因家族是使用最頻繁的管家基因。肌動蛋白參與真核生物細(xì)胞的許多重要的生命活動,如:細(xì)胞分裂、細(xì)胞伸長、胞吞、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、重力傳感、頂端生長、細(xì)胞器運(yùn)動及細(xì)胞程序性死亡等[32-34]。Actin基因不論在核苷酸還是氨基酸水平上都具有高度的保守性和同源性,在各種組織中恒定表達(dá),因而常被作為研究其他基因的表達(dá)模式及調(diào)控機(jī)制的分子內(nèi)標(biāo),以比較不同來源的基因表達(dá)量的差異[35],主要包括ACT2/7、ACT8和ACT11等[4]。因此,本研究也是最先考慮Actin作為研究山藥生長發(fā)育調(diào)控基因表達(dá)的內(nèi)參基因。對克隆到的1個山藥肌動蛋白基因(DoActin)比對分析發(fā)現(xiàn),cDNA的同源性小于氨基酸,表明在不同植物中,Actin基因的核苷酸序列雖然有一定的變異,但氨基酸序列卻具有較高的穩(wěn)定性和一致性,這保證了Actin基因功能的穩(wěn)定性,這與前人[9,10]的研究結(jié)果一致。
本研究中Actin進(jìn)化樹表明,山藥Actin與海棗Actin-2、木本棉Actin-7的親緣關(guān)系最近,推測它們之間的功能最相似,即推測所克隆到的DoActin能在山藥細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)。本實(shí)驗(yàn)中RT-qPCR結(jié)果顯示,DoActin在山藥的各個組織、塊莖發(fā)育的各個時期都有穩(wěn)定的表達(dá),且表達(dá)水平基本一致,因此推斷DoActin為組成型表達(dá)的肌動蛋白基因,適宜將其作為研究山藥其他調(diào)控基因表達(dá)的內(nèi)參基因。至于山藥中是否存在Actin基因家族,要在后續(xù)研究中加以證實(shí)。另外,同一物種如海棗、山蒼子中不同類型的Actin蛋白卻分布在不同的亞群中,說明肌動蛋白基因的分化可能發(fā)生在物種分化之前,這與Zhang等[36]、孔衛(wèi)青和楊金宏[37]的研究結(jié)果相似。
本研究對DoActin的克隆填補(bǔ)了山藥Actin研究領(lǐng)域的空白,豐富了高等植物Actin的核酸數(shù)據(jù)庫,為進(jìn)一步深入研究Actin的功能、保守性、變異性及其與生命起源與進(jìn)化的關(guān)系提供了新的數(shù)據(jù),同時也為下一步研究山藥中重要調(diào)控基因的表達(dá)模式奠定了前期工作基礎(chǔ)。
本研究所獲得的1個山藥DoActin,其與GenBank收錄的前100種其他植物肌動蛋白基因在核苷酸、氨基酸水平的同源性分別在83%和97%以上,說明高等植物的Actin基因是一種高度保守的看家基因。DoActin基因在山藥的各個器官以及不同發(fā)育期的塊莖和葉片中表達(dá)量穩(wěn)定,適宜將其作為研究山藥其他調(diào)控基因表達(dá)的內(nèi)參基因。
[1]Liang WH, Tang CR, Wu NH. Cloning and characterization of a new actin gene from Oryza sativa[J]. Prog Nat Sci, 2004, 14:867-874.
[2]Peng XJ, et al. Improved drought and salt tolerance of Arabidopsis thaliana by transgenic expression of a novel DREB gene from Leymus chinensis[J]. Plant Cell Rep, 2011, 30:1493-1502.
[3]張勇, 湯浩茹, 羅婭, 等. 草莓 FaCBF1基因的克隆及表達(dá)分析[J]. 園藝學(xué)報, 2014, 41(2):240-248.
[4]袁偉, 萬紅建, 楊悅儉. 植物實(shí)時熒光定量PCR內(nèi)參基因的特點(diǎn)及選擇[J]. 植物學(xué)報, 2012, 4:427-436.
[5]An YQ, McDowell JM, Huang S, et al. Strong constitutive expression of the Arabidopsis ACT2/ACT8 actin subclass in vegetative tissues[J]. Plant J, 1996, 10:107-121.
[6]Reece KS, et al. Genomic nucleotide sequence of four rice(Oryza sativa)actin genes[J]. Plant Mol Biol, 1990, 14:621-624.
[7]Alexandrov NN, et al. Insights into corn genes derived from largescale cDNA sequencing[J]. Plant Mol Biol, 2009, 12:179-194.
[8]郭強(qiáng), 孟林, 毛培春, 等. 長穗偃麥草Actin基因片段克隆及表達(dá)模式分析[J]. 生物技術(shù)通報, 2014(3):73-78.
[9]許娟, 羅興錄. 木薯Actin基因片段的克隆及序列分析[J]. 生物技術(shù)通報, 2011(6):65-70.
[10]梁云, 袁素霞, 馮慧穎, 等. 百合肌動蛋白基因lilyActin的克隆與表達(dá)分析[J]. 園藝學(xué)報, 2013, 7:1318-1326.
[11]Li XB, Fan XP, Wang XL, et al. The cotton ACTIN1 gene is functionally expressed in fibers and participates in fiber elongation[J]. Plant Cell, 2005, 17:859-875.
[12]蔡深文, 熊治廷, 劉晨, 等. 海州香薷Actin基因片段克隆及表達(dá)分析[J]. 生物技術(shù)通報, 2015, 31(2):111-115.
[13]李勇鵬, 張力維, 姚瑤, 等. 香樟Actin基因的克隆及表達(dá)分析[J]. 生物技術(shù)通報, 2015, 31(5):120-127.
[14]Arthur Q, Villordon IG, Nurit F. Root architecture and root and tuber crop productivity[J]. Trends Plant Sci, 2014, 7:419-425.
[15]Aighewi BA, Asiedu R, Maroya N, et al. Improved propagation methods to raise the productivity of yam(Dioscorea rotundata Poir.)[J]. Food Sec, 2015, 7:823-834.
[16]Kim SK, Lee SC, Choi HJ, et al. Bulbil formation and yield responses of Chinese yam to application of gibberellic acid, mepiquat chloride and trinexapac-ethyl[J]. J Agron Crop Sci, 2003, 189:255-260.
[17]韋本輝. 中國淮山藥栽培[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2013.
[18]溫國泉, 陸宇明, 欽潔, 等. 植物生長調(diào)節(jié)劑(組合)對南方地區(qū)淮山藥葉片營養(yǎng)及產(chǎn)量的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2010, 4:1177-1181.
[19]龍雯虹, 孟金貴, 張雪梅. 山藥零余子對多效唑的響應(yīng)部位和化感作用研究[J]. 種子, 2012, 6:51-53.
[20]胡碧奎, 肖能武, 王軍民, 等. 鄂西北地區(qū)山藥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)[J]. 吉林農(nóng)業(yè), 2012, 6:116.
[21]呂軍峰, 郭天文, 侯慧芝, 等. 山藥新品種‘隴藥1號’[J].園藝學(xué)報, 2011, 6:1215-1216.
[22]韋本輝, 甘秀芹, 劉斌, 等. 淮山藥新品種“桂淮7號”的選育及栽培要點(diǎn)[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2012, 6:764-766.
[23]謝國強(qiáng), 王蓉蓉, 余國慶, 等. 山藥新品種-瑞山藥[J]. 中國蔬菜, 2013, 13:32-34.
[24]黃略略, 喬方, 葉曉夢, 等. 不同干燥方式對鐵棍山藥品質(zhì)的影響[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報, 2014, 11:1210-1215.
[25]周生茂, 曹家樹, 等. 山藥SuSy基因全長cDNA序列的結(jié)構(gòu)、進(jìn)化和表達(dá)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 7:2458-246.
[26]周生茂, 王玲平, 向珣, 等. 山藥PAL基因全長cDNA序列的克隆、表達(dá)與分析[J]. 核農(nóng)學(xué)報, 2008, 6:781-788, 859.
[27]周生茂, 王玲平, 等. 山藥ANS基因的克隆和分子特性及其與花青素積累的關(guān)系[J]. 園藝學(xué)報, 2009, 9:1317-1326.
[28]閆瑞霞, 殷劍美, 韓曉勇, 等. 紫山藥花青素調(diào)控基因DaF3H的克隆及表達(dá)分析[J]. 園藝學(xué)報, 2014, 4:701-712.
[29]Lopez-Pardo R, de Galarreta JIR, Ritter E. Selection of housekeeping genes for qRT-PCR analysis in potato tubers under cold stress[J]. Mol Breeding, 2013, 23(1):39-45.
[30]Eisenberg E, Levanon EY. Human housekeeping genes, revisited[J]. Trends Genet, 2013, 29(10):569-574.
[31]Lopez-Pardo R, de Galarreta JIR, Ritter E. Selection of housekeeping genes for qRT-PCR analysis in potato tubers under cold stress[J]. Mol Breeding, 2013, 23(1):39-45.
[32]Pei WK, Du F, Zhang Y, et al. Control of the actin cytoskeleton in root hair development[J]. Plant Sci, 2012, 187:10-18.
[33]Li J, Henty-Ridilla JL, Huang S, et al. Capping protein modulates the dynamic behavior of actin filaments in response to phosphatidic acid in Arabidopsis[J]. Plant Cell, 2012, 24(9):3742-3754.
[34]Smertenko A, Franklin-Tong VE. Organisation and regulation of the cytoskeleton in plant programmed cell death[J]. Cell Death Differ, 2011, 18:1263-1270.
[35]Wasteneys GO. The cytoskeleton and growth polarity[J]. Plant Biol, 2003, 3:503-511.
[36]Zhang DQ, Du QZ, Xu BH, et al. The actin multi-gene family in populus:organization, expression and phylogenetic analysis[J]. Mol Genet Genom, 2010, 284:105-119.
[37]孔衛(wèi)青, 楊金宏. 桑樹肌動蛋白actin基因全長序列的克隆與分析[J]. 廣西植物, 2012, 3:362-366.
(責(zé)任編輯 狄艷紅)
Cloning and Expression Analysis of Actin Gene Fragment from Dioscorea opposite
GONG Ming-xia1,2,3ZHOU Yun-yi1WANG Ai-qin1LUO Hai-ling1,2,3HE Long-fei1
(1. College of Agronomy,Guangxi University,Nanning 530004;2. Guangxi Key Laboratory of Crop Genetic Improvement and biotechnology,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007;3. Vegetable Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007)
The cloning and expression analysis of Actin gene fragment from Dioscorea opposite was studied in order to provide the foundation for studying its function and other genes expression and regulation in yam growth and development. A pair of degenerate primers were designed based on the conserved sequences of the published Actin genes of other plants in GenBank. The cDNA fragment of 1 Actin gene was isolated from yam tuber by RT-PCR and designated as DoActin. It’s length was 1 091 bp encoding a protein with 357 amino acids residues,and was deposited in GenBank(Accession number:KU669295). Homologous alignment according to the nucleotide and protein databases showed that it shared over 83% nucleotide sequence similarity and over 97% amino acid sequence similarity with Actins in other plants. The phylogenetic tree reconstructed on the base of amino acid sequences suggested that the DoActin had the nearest relationship with Phoenix dactylifera Actin-2 and Gossypium arboreum Actin-7. RT-PCR results revealed that the expression levels of DoActin in different organs such as leaf,aboveground stem and underground tuber,as well as tubers and leaves in different developmental periods were relatively stable,indicating that DoActin can be used as an appropriate reference gene for D. opposite.
Dioscorea opposite;Actin gene;cloning;expression analysis;sequence analysis
10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.07.011
2016-02-19
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30760126),公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903022)
龔明霞,女,博士研究生,研究方向:植物生理與分子生物學(xué);E-mail:ff9903@126.com
何龍飛,男,博士,研究方向:植物生長發(fā)育與逆境;E-mail:lfhe@gxu.edu.cn