馬鈴薯StPCS基因的克隆及表達(dá)分析.pdf

1、馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）富含淀粉，能提供豐富的營(yíng)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(yán)重影響馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量，而且在塊莖中富集，造成馬鈴薯及其加工產(chǎn)品的食品安全隱患，從而對(duì)人類的身體健康產(chǎn)生威脅。
　　本試驗(yàn)對(duì)4份供試馬鈴薯材料的植物絡(luò)合素合酶基因(StPCS)的保守區(qū)進(jìn)行了克隆和序列比對(duì)分析;對(duì)N5-08和N5-48的StPCS編碼區(qū)進(jìn)行了克隆和序列比對(duì)分析，并進(jìn)行蛋白序

2、列比對(duì)分析和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與分析;分別采用重金屬（Cd等）、BSO和GSH對(duì)供試材料水培苗進(jìn)行12h處理，測(cè)定植株MDA含量并檢測(cè)StPCS的相對(duì)表達(dá)量;進(jìn)而分析供試材料StPCS序列、表達(dá)量及其與Cd脅迫、植株損傷水平間的關(guān)系，探討馬鈴薯StPCS對(duì)Cd脅迫的抗性機(jī)制。主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　1.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)并引物F1/R1對(duì)4份供試材料的保守區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增、測(cè)序，結(jié)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(wú)差異。
　　2.設(shè)計(jì)引物F2/R2對(duì)N5-08、N5-48的StPCS基因完整編碼區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增、測(cè)序，結(jié)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(zhì)與參考基因編碼蛋白質(zhì)（CAD68110.1）無(wú)氨基酸序列差異，N5-48的第328氨基酸位點(diǎn)存在差異。綜合上述結(jié)果推測(cè):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(jié)構(gòu)，而是其表達(dá)水平的差異。
　　3.對(duì)StPCS編碼的氨基酸序列與多種雙子葉的PCS蛋白進(jìn)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(diǎn):Cys-56、Cys-90/91、Cys-109和Cys-113;C端卻有很大的差異，含15個(gè)Cys殘基，其中包含的4個(gè)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(duì)照增加了233.22％和146.62％;總體上必需元素Cu、Zn對(duì)植株的損傷比非必須元素重金屬Pb、Cd更嚴(yán)重;需要進(jìn)一步驗(yàn)證和研究。
　　5.Cd處理4份供試材料水培苗(12h)，植株StPCS相對(duì)表達(dá)水量

6、顯著提高;C5水培苗的StPCS相對(duì)表達(dá)量（整株與根）與Cd濃度相關(guān)顯著，（整株）與MDA含量顯著負(fù)相關(guān)，表明StPCS受Cd誘導(dǎo)表達(dá)，并對(duì)Cd脅迫表現(xiàn)保護(hù)作用;N5-08的StPCS基因相對(duì)表達(dá)量的部位差異并不明顯，可能在基因表達(dá)調(diào)控與Cd脅迫保護(hù)機(jī)制上與C5存在差異，兩者可作為對(duì)比材料用于進(jìn)一步研究。
　　6.BSO+Cd處理導(dǎo)致C5水培苗StPCS相對(duì)表達(dá)水平顯著下降，而GSH+Cd處理顯著提高StPCS相對(duì)表達(dá)水平;表明馬