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玉米SAMS基因的克隆及表达分析

贾丽娜  
【摘要】: S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)是植物代谢中的一个关键酶,SAMS催化甲硫氨酸与ATP生物合成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。SAM是生物体内重要的中间代谢物质,参与了40多种生化反应,从基因的表达、细胞膜的流动到多肽的合成,在植物中SAM参与了乙烯、多胺的合成、甲脂化反应及甜菜碱代谢等过程。 本研究采用Trizol一步法和热酚法提取玉米沈131三叶期幼苗总RNA,根据已报道的水稻、小麦SAMS基因,BLAST比对得到一条相似性高的玉米cDNA序列,通过RT-PCR技术克隆玉米SAMS基因的开放读码框,全长1191bp,编码496个氨基酸,与水稻、普通野生稻、小麦、大麦的氨基酸一致性分别为94%、90%、87%、87%。利用生物信息学手段分析其多肽链为亲水性,没有明显的跨膜域,含有一个出核肽;二级结构主要以无规卷曲和α-螺旋为主;并同源建模了三级结构。 Local BLAST搜索玉米数据库,得到四条相似性高的序列ZmEvi076578、ZmEvi040273、ZmEvi066182、ZmEvi050674,本基因的氨基酸序列与其相似性分别为100%、98%、71%、48%,其中ZmEvi050674、ZmEvi076578位于第8条染色体,ZmEvi040273和ZmEvi066182分别位于第10和第3条染色体中,都不包含内含子。基序和保守域分析发现,四个序列都含有ATP、甲硫氨酸结合域和一段控制酶催化效率的短肽,只有ZmEvi050674没有磷酸化结合位点。 对20个物种以及玉米、水稻、拟南芥的SAMS基因家族构建系统进化树,所有基因分为两大簇,禾本科、十字花科、豆科等为一簇,其余的聚为一簇;在第一簇禾本科植物中玉米ZmEvi066182与ZmEvi050674的氨基酸相似性为29.1%,ZmEvi050674与ZmEvi040273的相似性为51.1%,分为四个基因类型;拟南芥分为两个基因类型。 玉米SAMS基因Northern杂交结果显示,该基因在玉米中是组成型表达,在茎中表达量大,并且叶和茎中表达基因大小与根不同;盐胁迫时,SAMS基因表达量增加,但同时根施胆碱、甜菜碱、叶酸后,胆碱、甜菜碱处理的基因表达量降低,叶酸处理的表达变化不明显。 玉米SAMS基因的克隆和表达分析为今后进一步研究该基因家族成员在玉米中的表达规律及代谢途径奠定基础。


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