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        不同葉片病害癥狀桃Lhcb基因的克隆與表達(dá)分析

        2023-12-11 09:20:00張子萌楊麗娟盧美光李世訪
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年16期
        關(guān)鍵詞:基因克隆基因表達(dá)

        張子萌 楊麗娟 盧美光 李世訪

        摘要:以我國(guó)健康山毛桃和不同癥狀的油桃葉片為試驗(yàn)材料,基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù),通過(guò)基因克隆獲得編碼捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白的Lhcb基因全長(zhǎng)序列,并進(jìn)行生物信息學(xué)分析,以期揭示不同桃品種Lhcb基因序列差異及其表達(dá)與功能,豐富Lhcb基因的序列信息,探究Lhcb基因表達(dá)與不同葉片病害癥狀間的關(guān)系??寺~@得山毛桃、無(wú)癥狀及花葉癥狀油桃的Lhcb基因全長(zhǎng)序列,分別命名為L(zhǎng)hcb-Pd1、Lhcb-Ppn1和Lhcb-Ppn3,全長(zhǎng)均為1 925 bp,與美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心(NCBI)網(wǎng)站上登錄的桃Lhcb-Pp1基因(1 912 bp)相比,在1 593 nt處多出10個(gè)堿基。全長(zhǎng)包括1個(gè)804 bp(編碼267個(gè)氨基酸)的開(kāi)放閱讀框、CAAT-signal和TATA box等作用元件。遺傳進(jìn)化分析結(jié)果表明,獲得的3個(gè)目的基因序列與李屬植物的基因序列聚為1組。蛋白質(zhì)分析結(jié)果表明,桃Lhcb蛋白的相對(duì)分子量為 28 332.17 u,理論等電點(diǎn)為5.30,是親水性蛋白;其二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由53% α-螺旋、33%無(wú)規(guī)卷曲和24%跨膜螺旋組成,無(wú)β-折疊結(jié)構(gòu)。對(duì)無(wú)癥狀及花葉癥狀油桃樣品中Lhcb基因表達(dá)差異進(jìn)行分析,通過(guò)半定量RT-PCR和RT-qPCR,結(jié)果表明,與無(wú)癥狀樣品相比,花葉油桃中Lhcb轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)錄水平較低,Lhcb基因的相對(duì)表達(dá)量顯著下調(diào)。

        關(guān)鍵詞:桃;Lhcb基因;基因克?。换虮磉_(dá);蛋白分析

        中圖分類(lèi)號(hào):S436.621.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號(hào):1002-S662.11302(2023)11-0035-08

        收稿日期:2022-11-01

        基金項(xiàng)目:國(guó)家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào):CARS-30-3-01)。

        作者簡(jiǎn)介:張子萌(1998—),女,河北保定人,碩士研究生,主要從事果樹(shù)病毒學(xué)研究。E-mail:zimeng980809@163.com。

        通信作者:盧美光,博士,研究員,主要從事果樹(shù)病毒學(xué)研究。E-mail:mglu@ippcaas.cn。

        桃樹(shù)是我國(guó)非常重要的落葉核果類(lèi)果樹(shù),屬于薔薇科(Rosaceae)李屬(Prunus),在世界范圍內(nèi)被普遍引種、栽培。山毛桃(Prunus davidiana Franch)耐寒、耐旱且具有發(fā)達(dá)的根系,是黃土丘陵和北方實(shí)質(zhì)山區(qū)自然分布的樹(shù)種。油桃(Prunus persica cv. nectarina)是桃的變種,由于其采摘食用便利,商品性強(qiáng),經(jīng)濟(jì)效益高[1,故其在桃產(chǎn)業(yè)中所占比重逐年增大。與薔薇科其余木本植物(如李、櫻桃)相比,桃的基因組較小(230 Mbp),且童期僅為2~3年,因此桃可作為薔薇科植物研究中的模式基因組物種[2

        捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白在高等植物的光合作用中發(fā)揮著重要功能,其與光合反應(yīng)體系中的有機(jī)色素分子連接形成復(fù)合體,將光能信號(hào)迅速傳遞到光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)、光系統(tǒng)Ⅱ(PS Ⅱ)的反應(yīng)中心,推動(dòng)光合反應(yīng)的進(jìn)行[3。捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白復(fù)合體在PSⅠ和PSⅡ中均存在,PS Ⅱ-LHCⅡ[the light-harvesting chlorophyll a/b-binding proteins (LHC Ⅱ) associated with photosystem Ⅱ (PS Ⅱ)]主要包括1個(gè)三聚體和3個(gè)單體蛋白,三聚體分別由Lhcb1、Lhcb2和Lhcb3基因編碼,3個(gè)單體蛋白則分別由 Lhcb4(CP29)、Lhcb5(CP24)和Lhcb6(CP26)基因編碼[4。目前,已有許多植物的Lhcb基因被克隆,如豌豆5、矮牽牛6、擬南芥7、番茄8、小麥[9、花椰菜10、毛竹11、長(zhǎng)白松12等。據(jù)報(bào)道,捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白也參與了植物抗逆、環(huán)境適應(yīng)性等方面的調(diào)節(jié)。例如,Zhang等在研究2種生態(tài)型東南景天Lhcb2基因在鎘、鋅脅迫下的表達(dá)變化時(shí)發(fā)現(xiàn),鎘、鋅脅迫處理能夠提高轉(zhuǎn)基因煙草中該基因的表達(dá)量[13。Petit等對(duì)殺菌劑脅迫后葡萄光合作用相關(guān)基因的表達(dá)情況進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)光合作用的降低伴隨著PS Ⅱ的psbP1(PsbP subunit of photosystem Ⅱ)基因、PSⅠ的cab基因[chlorophyll a/b-binding (Cab) proteins]的抑制表達(dá),使得光合作用受到影響,但沒(méi)有觸發(fā)任何植物防御反應(yīng)[14。

        本研究基于大田溫室中具有不同病害癥狀的油桃葉片(無(wú)癥狀和花葉)樣品的sRNA和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù),篩選獲得桃中與光合作用密切相關(guān)的Lhcb基因。雖然目前在NCBI中已登錄1條桃(Prunus persica cv. Stark Earlilo)Lhcb基因(Lhcb-Pp1)全序列,但是未見(jiàn)對(duì)其相關(guān)序列和功能研究的報(bào)道。因此,本研究以Lhcb-Pp1基因?yàn)槟0澹謩e設(shè)計(jì)5′、3′端和特異性引物,利用RT-PCR技術(shù)擴(kuò)增我國(guó)山毛桃與油桃中不同表型葉片的Lhcb基因序列;利用BioEdit、MEGA 7.0、Phyre2、SWISS MODEL及ExPASy-ProtParam等軟件/在線工具對(duì)獲得的基因序列及其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;利用半定量RT-PCR、RT-qPCR技術(shù)檢測(cè)具有不同病害癥狀的油桃樣品中Lhcb基因的表達(dá)量差異。研究結(jié)果能解析不同桃品種相關(guān)Lhcb基因的序列差異及油桃Lhcb基因與花葉癥狀的相關(guān)性,從而為植物病害防治研究提供參考依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        山毛桃種子于2021年3月份購(gòu)自浙江杭州,于4 ℃黑暗冷藏至少2個(gè)月后進(jìn)行消毒、去殼、播種得到實(shí)生苗;油桃葉片樣品(S01、S03)品種來(lái)源為中油4號(hào),于2017年5月采自管理與栽培條件一致的遼寧省大連市大田溫室,其中S01為無(wú)癥狀,S03為花葉。采集的新鮮葉片經(jīng)液氮處理后,于-80 ℃保存?zhèn)溆?,后續(xù)試驗(yàn)于2021年12月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所進(jìn)行。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 編碼捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白Lhcb基因的克隆與測(cè)序 植物總RNA的提取和引物設(shè)計(jì):使用多糖、多酚植物總RNA提取試劑盒提取植物總RNA,并于-80 ℃保存?zhèn)溆?。根?jù)GenBank中已登錄的桃Lhcb-Pp1基因序列(登錄號(hào)L36064.1)設(shè)計(jì)引物(表1),對(duì)Lhcb基因進(jìn)行全長(zhǎng)擴(kuò)增。5′、3′端全長(zhǎng)擴(kuò)增引物(Full-F/R)預(yù)期擴(kuò)增出大小為 1 912 nt 左右的目的基因全序列及5′或3′端部分片段。另設(shè)計(jì)3′端序列擴(kuò)增引物(5′-991F),預(yù)期目的片段擴(kuò)增大小為900 nt左右。引物均由北京擎科生物科技有限公司合成,詳見(jiàn)表1。

        RT-PCR擴(kuò)增:以植物總RNA為模板,使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成cDNA;用Q5 High-Fidelity 2X Master Mix試劑盒進(jìn)行PCR反應(yīng),并用1.2%瓊脂糖凝膠電泳對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行分析。

        目的基因片段的克隆和測(cè)序:PCR目的產(chǎn)物用瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒純化。將純化產(chǎn)物連接至pTOPO-Blunt克隆載體,轉(zhuǎn)化到大腸桿菌Escherichia coli DH5α感受態(tài)細(xì)胞,經(jīng)菌液PCR檢測(cè)鑒定后,挑選陽(yáng)性克隆送至北京擎科生物科技有限公司測(cè)序。用BioEdit[15軟件對(duì)克隆測(cè)序得到的序列進(jìn)行拼接,獲得Lhcb基因全長(zhǎng)序列。

        1.2.2 序列分析 從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中下載已登錄的桃Lhcb-Pp1基因序列及其編碼的蛋白質(zhì)序列(登錄號(hào):AAA50310.1),用BioEdit軟件對(duì)“1.2.1”節(jié)擴(kuò)增到的基因序列進(jìn)行比對(duì),分析其序列的差異。

        1.2.3 系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建 為了確定所得Lhcb基因的遺傳進(jìn)化關(guān)系,除供試樣品Lhcb基因外,從NCBI上下載桃、杏、梅、甜櫻桃、月季、白梨、蘋(píng)果、野草莓、蓖麻、大麻、大豆、野大豆、美花煙草、擬南芥、雷公藤、胡楊、茶、油茶、銀白楊、蓮、向日葵、核桃、山核桃、木薯、橄欖、葡萄的Lhcb基因及其編碼的蛋白序列,在BioEdit中進(jìn)行序列比對(duì),用MEGA 7.0[16構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建選擇General Time Reversible model和Gamma Distributed(G)模式運(yùn)行程序,采用最大似然法(maximum likelihood,ML),Bootstrap值設(shè)為1 000次。

        1.2.4 Lhcb蛋白的理化性質(zhì)分析 為了明確不同植物L(fēng)hcb蛋白之間的親緣關(guān)系是否和其理化性質(zhì)相關(guān),用ExPASy-ProtParam[17(https://www.expasy.org/resources/protparam)對(duì)桃和其他物種的Lhcb蛋白進(jìn)行理化性質(zhì)分析。

        1.2.5 Lhcb蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè) 利用Phyre2在線工具[18(http://www.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre2/html/page.cgi?id=index)對(duì)桃中的Lhcb蛋白進(jìn)行分析。先輸入蛋白序列,再預(yù)測(cè)Lhcb蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu),并以Pea Light-Harvesting Complex(PDB ID:2bhw)為模型,用Swiss Model在線工具(https://swissmodel.expasy.org/)進(jìn)行同源建模,用Swiss-PDB Viewer軟件查閱其三維結(jié)構(gòu)[19。

        1.2.6 半定量RT-PCR及RT-qPCR技術(shù) 將油桃樣品的RNA定量2 μg后再反轉(zhuǎn)錄為cDNA,稀釋20倍后可用作模板。以TEF2(translation enlongation factor 2,翻譯延伸因子2)[20為內(nèi)參基因,以桃轉(zhuǎn)錄本PRUPE_ppa0100 15 mg基因序列設(shè)計(jì)特異引物。半定量RT-PCR:將得到的cDNA分別按1 ∶2、1 ∶20、1 ∶200的比例稀釋?zhuān)琍CR反應(yīng)使用2×Taq PCR MasterMix試劑盒進(jìn)行。引物 Lhcb-F:5′-AACCGCATCCAAGTCCA-3′,Lhcb-R:5′-CTCAAGTTCTCAGGCTCAC-3′。RT-qPCR:用含有 SYBR GreenⅠ的 TransStart Green qPCR SuperMix試劑盒配制反應(yīng)體系,在MyGo Pro Real-Time PCR System (IT-IS Life Science Ltd.,UK)上進(jìn)行RT-qPCR擴(kuò)增。引物qLhcb-F:5′-CTCTTACCTCACTGGAGAATT-3′,qLhcb-R:5′-ATACAGCCTCACCGAACT-3′,每個(gè)qPCR反應(yīng)設(shè)1個(gè)陰性對(duì)照。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 編碼捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白Lhcb基因的克隆與序列分析

        利用5′、3′端全長(zhǎng)擴(kuò)增引物Full-F/R,通過(guò) RT-PCR 擴(kuò)增、克隆測(cè)序得到山毛桃全序列與油桃S01 5′端1 047 bp、3′端1 400 bp的片段及S03 5′端1 047 bp的部分序列。通過(guò)3′端擴(kuò)增引物5′-991F、3′-Full-R擴(kuò)增,獲得S03 3′端889 bp的片段。最終通過(guò)克隆、序列拼接與測(cè)序,獲得S01、S03的完整序列。山毛桃、油桃S01、S03的Lhcb基因分別命名為L(zhǎng)hcb-Pd1、Lhcb-Ppn1、Lhcb-Ppn3(圖1)。

        序列分析結(jié)果表明,Lhcb-Pd1、Lhcb-Ppn1和Lhcb-Ppn3基因全長(zhǎng)1 925 bp,包括1個(gè)804 bp的開(kāi)放閱讀框(ORF),可編碼267個(gè)氨基酸,預(yù)測(cè)其編碼PSⅡ-LHC Ⅱ,Type1,非編碼區(qū)中包含 CAAT-signal、TATA box等作用元件。與 Lhcb-Pp1序列(基因全長(zhǎng)1 912 bp)相比,明顯的差異是克隆的3個(gè)目的基因序列在1 593 nt處均有10 bp堿基(CAGTCTGCAG)的插入(圖2),在266 nt處有G插入,在1 278、1 303 nt處有A插入(圖2)。但是與Lhcb-Pp1基因編碼區(qū)(位置:337~1 140 nt)的氨基酸序列比對(duì)發(fā)現(xiàn),其編碼的氨基酸高度保守,相似性為100%。此外,將得到的目的基因在NCBI中進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)100余種植物的Lhcb基因中,只在杏(登錄號(hào):AP019299.1)中發(fā)現(xiàn)相同的10 bp堿基插入(圖中未顯示),其他物種并未發(fā)現(xiàn)相同堿基插入。

        2.2 Lhcb基因及其編碼蛋白的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析

        將Lhcb-Pd1、Lhcb-Ppn1和Lhcb-Ppn3全長(zhǎng)基因與模式植物擬南芥的Lhcb1全長(zhǎng)基因進(jìn)行序列比對(duì),結(jié)果表明,3條目的基因核苷酸全序列與擬南芥Lhcb1的5條基因序列的一致性都較低,為34.6%~39.8%,但其編碼區(qū)的蛋白編碼核苷酸序列的一致性較高,為67.4%~67.9%,氨基酸序列一致性為87.8%~88.1%;李屬代表植物如甜櫻桃、梅、杏等與桃目的基因編碼蛋白編碼氨基酸序列的一致性為96.3%~98.6%,不同桃品種之間的Lhcb基因同源性較高,其所編碼的蛋白編碼氨基酸序列一致性可達(dá)100%。上述結(jié)果表明,雖然不同物種相應(yīng)的Lhcb基因親緣關(guān)系不同,但是其編碼的蛋白質(zhì)在進(jìn)化上還是相對(duì)保守的。

        對(duì)不同物種Lhcb基因編碼核苷酸序列和編碼蛋白的遺傳進(jìn)化分析結(jié)果表明,從桃中克隆到的3條基因與大多數(shù)李屬植物的基因聚在一起,親緣關(guān)系最近;與擬南芥親緣關(guān)系較遠(yuǎn),與序列比對(duì)結(jié)果一致;對(duì)不同桃品種而言,山毛桃、桃和油桃單獨(dú)聚在李屬植物遺傳組的1個(gè)亞組上(圖3)。

        2.3 不同物種Lhcb蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)分析

        不同物種Lhcb蛋白的理化性質(zhì)分析結(jié)果表明,毛桃與油桃Lhcb蛋白的理化性質(zhì)一致。由表2可知,除月季、向日葵外,其余物種Lhcb蛋白的氨基酸殘基數(shù)為261~269個(gè),相對(duì)分子量為27 700.74~28 633.67 u,理論等電點(diǎn)為5.10~6.33,大多數(shù)為親水性蛋白;不同植物的Lhcb蛋白理化性質(zhì)較一致,但也有差異,如擬南芥Lhcb1中的5個(gè)蛋白大都為疏水蛋白,可能是由氨基酸非保守域序列的差別造成的。

        2.4 桃Lhcb蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu)分析

        用Phyre2對(duì)桃Lhcb蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果表明,Lhcb主要由53% α-螺旋、33%無(wú)規(guī)卷曲和24%跨膜螺旋組成,無(wú)β-折疊結(jié)構(gòu),預(yù)測(cè)結(jié)果的可信度為100%。以Pea Light-Harvesting Complex(LHC;PDB ID:2bhw)為模型,用Swiss-Model進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)的同源建模,結(jié)果表明,桃Lhcb與Pea LHC的氨基酸序列相似性為94%,二者具有相似的三維結(jié)構(gòu)。桃Lhcb蛋白的空間結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示,其主要由3條鏈組成,包括α-螺旋、無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)(圖4)。與模式植物擬南芥相比,桃Lhcb蛋白的整體三維結(jié)構(gòu)與擬南芥S-LHCⅡ、M-LHCⅡ的三維結(jié)構(gòu)均相似,這些結(jié)構(gòu)也是捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白的典型空間結(jié)構(gòu),是其行使生物學(xué)功能的基礎(chǔ),也表明LHCⅡ蛋白在進(jìn)化上相當(dāng)保守。

        2.5 半定量RT-PCR、RT-qPCR對(duì)油桃中Lhcb基因表達(dá)量的分析

        圖5-A的半定量RT-PCR結(jié)果表明,隨著模板量的逐漸減少,S01、S03中內(nèi)參基因的量均無(wú)顯著差異,但S03中Lhcb基因的量表現(xiàn)為降低趨勢(shì),當(dāng)cDNA含量稀釋200倍時(shí),S01樣品中仍能見(jiàn)較亮的Lhcb擴(kuò)增條帶,而S03樣品中已基本看不見(jiàn)擴(kuò)增條帶。圖5-B的RT-qPCR結(jié)果也表明,S03花葉樣品中的Lhcb基因表達(dá)量明顯下調(diào),S01樣品中的Lhcb基因表達(dá)量是S03的40倍左右(圖5-B)。以TEF2為內(nèi)參基因,通過(guò)半定量RT-PCR、RT-qPCR檢測(cè)油桃無(wú)癥狀(圖5-C)和花葉葉片(圖5-D的Lhcb基因表達(dá)量差異,獲得一致結(jié)果。由試驗(yàn)結(jié)果可以推測(cè),S03樣品中花葉癥狀的出現(xiàn)與Lhcb基因表達(dá)量的下調(diào)密切相關(guān)。

        3 討論與結(jié)論

        在光合作用和植物抗逆的過(guò)程中,捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白都發(fā)揮著重要作用。本研究以我國(guó)山毛桃、油桃為供試樣品進(jìn)行Lhcb的全基因克隆,獲得了不同桃品種和不同癥狀樣品的Lhcb全基因序列,預(yù)測(cè)其編碼PS Ⅱ-LHCⅡ,Type1。序列分析結(jié)果表明,與NCBI中提交的桃品種Stark Earlilo的Lhcb基因相比,獲得的3條Lhcb全基因的序列均在1 593 nt非編碼區(qū)多出了10 bp堿基的插入,說(shuō)明我國(guó)不同桃品種的Lhcb基因序列與NCBI中提交的桃品種存在差異,但獲得的目的基因編碼的Lhcb蛋白是高度保守的。經(jīng)過(guò)對(duì)NCBI中不同物種的Lhcb基因序列進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)只在杏中可以比對(duì)到插入的這10個(gè)堿基,而有研究發(fā)現(xiàn),早在1992年,馬鋒旺等就已進(jìn)行桃與杏的雜交試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)多數(shù)雜交組合有一定的親和性[21。在我國(guó)目前的果園中,果樹(shù)混種的現(xiàn)象十分普遍,難以避免桃杏之間的雜交,筆者推測(cè),本研究中目的基因組DNA多出10個(gè)堿基可能與品種起源有關(guān)。

        在模式植物擬南芥中,Lhcb1基因編碼PSⅡ-LHC Ⅱ(Type1蛋白),包含5條Lhcb1亞型基因(lhcb1.1、lhcb1.2、lhcb1.3、lhcb1.4、lhcb1.5)[4。對(duì)本研究獲得的目的基因編碼的蛋白質(zhì)進(jìn)行理化性質(zhì)分析發(fā)現(xiàn),李屬植物的Lhcb蛋白大多為親水蛋白,而擬南芥Lhcb1中的5個(gè)蛋白大多為疏水蛋白。由于擬南芥Lhcb1基因編碼的蛋白質(zhì)中含有1段高度疏水序列即“通用LHC基序”(ELINGRLAMLGFLGFLVPELIT),而此序列并未在李屬植物中比對(duì)到,因此推測(cè)李屬植物和擬南芥Lhcb1蛋白的疏水性可能由氨基酸非保守域序列的差別造成[22。在擬南芥中,LHCⅡ蛋白中的幾個(gè)三聚體組件可以在特定位置同時(shí)與PSⅡ核心復(fù)合體結(jié)合,根據(jù)它們與PSⅡ二聚體核心(C2)的相對(duì)位置及與PSⅡ-LHCⅡ相互作用的強(qiáng)度,創(chuàng)造了4個(gè)不同的LHCⅡ類(lèi)別:強(qiáng)(S)、中(M)、松散(L)和裸露(N),其中較為常見(jiàn)的是S-LHCⅡ、M-LHCⅡ,S-LHCⅡ是lhcb1.3的產(chǎn)物,M-LHCⅡ?yàn)閘hcb1.4的產(chǎn)物[22-23,而桃Lhcb蛋白整體的三維結(jié)構(gòu)與S-LHCⅡ、M-LHCⅡ的三維結(jié)構(gòu)相似,這是捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白的典型空間結(jié)構(gòu),表明LHCⅡ蛋白在進(jìn)化上比較保守。

        在田間條件下,桃花葉癥狀普遍發(fā)生,通常由缺素或病毒侵染引發(fā)。有研究表明,Lhcb基因普遍參與光能的捕獲與傳遞、葉片發(fā)育及各種脅迫應(yīng)答,如干旱脅迫、鹽脅迫、激素信號(hào)及病原脅迫24-25。筆者用半定量RT-PCR、RT-qPCR技術(shù)對(duì)不同表型油桃樣品進(jìn)行Lhcb基因表達(dá)的差異分析,結(jié)果表明,花葉癥狀的油桃樣品PSⅡ-LHCⅡ,1型Lhcb基因的表達(dá)量顯著下調(diào)。筆者通過(guò)對(duì)無(wú)癥狀及花葉油桃樣品進(jìn)行病毒檢測(cè),均檢測(cè)到桃潛隱花葉類(lèi)病毒(PLMVd)[26,這是一種由335~351 nt 組成的環(huán)狀RNA分子[27,用不同的PLMVd序列分離物侵染桃樹(shù)后會(huì)有不同表型,被侵染的植株一般表現(xiàn)為不同癥狀的花葉、白化、延遲發(fā)芽等,有些表現(xiàn)為無(wú)癥狀的潛隱性侵染[28。筆者也發(fā)現(xiàn)了由PLMVd侵染引發(fā)的花葉癥狀的報(bào)道[29,與本研究樣品的花葉表型一致。此外,在本研究中,油桃無(wú)癥狀及花葉葉片樣品采集于相同管理?xiàng)l件和栽培環(huán)境的田間溫室,由此可以初步推測(cè),花葉癥狀的產(chǎn)生可能與PLMVd侵染導(dǎo)致PSⅡ-LHCⅡ 1型Lhcb基因表達(dá)量下調(diào)有關(guān),進(jìn)一步的研究正在進(jìn)行中。Lhcb蛋白為光合作用中的重要功能蛋白,其生理功能復(fù)雜,占光合膜中近50%的色素和約1/3的蛋白質(zhì)。Lhcb在植物生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要作用,因此對(duì)其研究也逐漸增多[30。LHC蛋白作為自然界最豐富的膜蛋白之一,目前關(guān)于Lhc基因的測(cè)序分析在一些模式植物中已較完善,在毛竹、金銀花、橡膠樹(shù)、景天、李屬植物等物種中,有少數(shù)LHC蛋白相關(guān)的基因被克隆測(cè)序,但對(duì)桃Lhcb基因的研究未見(jiàn)報(bào)道。此外,已有報(bào)道顯示,植物L(fēng)hcb基因的表達(dá)與非生物協(xié)迫有關(guān),但對(duì)其與植物病原侵染的關(guān)系研究較少。因此,本研究對(duì)桃不同品種和不同病害癥狀的Lhcb基因的克隆與表達(dá)分析不僅有助于豐富Lhcb基因的序列信息,而且可為木本李屬植物栽培及病害防治等提供重要的參考依據(jù)。

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