甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因的克隆及分析

【作者】 苏亚春； 陈珊珊； 吴期滨； 方静平； 阙友雄； 郭晋隆； 许莉萍； 陈如凯；

【机构】 福建农林大学国家甘蔗产业技术研发中心；

【摘要】 植物β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-D-葡聚糖-3-葡萄糖苷水解酶,EC3.2.1.39)属PR2(Pathogensis-related-proteins,PR)类蛋白,参与了植物细胞分裂、韧皮部胼胝质去除、小孢子形成、花粉萌发、受精、种子萌发及植物生长调控等过程。在植物抵御外来病原菌方面,β-1,3-葡聚糖酶通过降解真菌细胞壁主成分β-1,3-葡聚糖,从而抑制真菌的生长及增殖,成为植物抗真菌基因工程的研究热点之一。根据β-1,3-葡聚糖酶等电点、定位、氨基酸序列的同源性等特点可将β-1,3-葡聚糖酶归纳为三种类型:定位于液泡的碱性类型、胞外定位的酸性类型、还有其他一些在序列上与以上两种类型相差甚远,可以单独作为一类。对β-1,3-葡聚糖酶基因进行分离和克隆,并将其转入植物,可成为植物抗真菌病害防治的有效途径之一。本研究采用基于EST的电子克隆方法,以大麦β-1,3-葡聚糖酶基因(序列登录号:AY612193)为查询探针,搜索甘蔗EST数据库,聚类拼接得到一个1327bp重叠群序列。实验借助RT-PCR技术,以甘蔗抗病品种崖城05-179为材料,扩增获得该甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因的全长cDNA序列,命名为ScBG1。经序列测定和生物信息学分析,结果表明该基因全长1175 bp,开放读码框为999 bp,编码332个氨基酸,分子量约为34.5kD,预测等电点为4.37。编码产物在结构上包含跨膜结构区(5～27位氨基酸)和17家族糖苷水解酶区(295～331位氨基酸),并在250～263位氨基酸处含有糖苷水解酶1 7家族的特征序列为VGVVVSESGWPSAG,属于胞外定位的酸性类型。其氨基酸序列与高粱β-1,3-葡聚糖酶蛋白同源性最高,达93.67%。构建的PET28a-ScBG1重组载体在大肠杆菌中进行了原核表达,为后期植物转化的验证奠定基础。更多还原