甜玉米中耐寒候选基因Zm-afp1的克隆及功能结构分析

【作者】 于永涛； 陈永康； 祁喜涛； 胡建广；

【机构】 广东省农业科学院作物研究所；

【摘要】 研究目的和前期基础:冬季和早春的低温是影响在华南地区发展甜玉米反季节种植的主要原因之一。为了加快培育耐寒性强的甜玉米品种,本研究致力于发掘甜玉米种质中的耐寒基因资源。通过前期利用基因芯片完成的甜玉米低温胁迫下差异表达实验,从中筛选出一个差异表达基因Zm-afp1。该基因在耐寒自交系日超1中低温胁迫后早期上调表达,之后表达量回降至原表达水平。基因电子克隆和结构分析:首先通过电子克隆的手段获得该基因序列:利用探针序列在ZmGI数据库和maizesequence网站数据库中搜索比对,定位到3号染色体长臂上的一个基因(LOC100191487),该基因有3个外显子,总长度2627bp,编码一个含719个氨基酸残基的蛋白。其中在Exon1上有两个typeⅠ防冻蛋白(Antifreeze protein)的特征基序,故命名为Zm-afp1。纵贯Exon2和Exon3的则是一个ARM-type-fold型的超螺旋结构域,其中在Exon3上串联排列有5个Armadillo基序,每个约含有40个氨基酸残基。同源比对分析显示,该基因序列仅与水稻、高粱中的相应序列存在较高的同源性。qRT-PCR分析:低温胁迫处理耐寒性不同的甜玉米材料并提取总RNA。根据获得的上述基因序列设计长200bp左右的引物,利用实时荧光定量PCR技术检测Zm-afp1基因在不同材料三叶期幼苗叶片中冷胁迫处理下的表达水平。结果表明,在不耐寒的C5材料中,Zm-afp1表达量在冷处理24小时内变化不明显,而在耐寒的粤甜13中,表达量于胁迫后早期(2.5 h)呈迅速上调表达趋势,而24 h时则又回复至胁迫前的表达水平。结论:根据Zm-afp1基因的上述结构特征和差异表达情况,可以推断该基因为耐寒候选基因。下一步工作将围绕该基因的功能以及差异表达机理等展开研究。更多还原