甘蔗锰超氧化物歧化酶基因的全长克隆、序列分析和表达特性

【作者】 阙友雄； 刘金仙； 许莉萍； 郭晋隆； 徐景升； 张木清； 陈如凯；

【机构】 福建农林大学/农业部甘蔗遗传改良重点开放实验室；

【摘要】 超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）是生物体内重要的自由基清除剂,研究表明SOD基因与植物的抗逆性密切相关。本研究在构建文库和大规模测序的基础上,从甘蔗叶片全长cDNA文库中获得一个甘蔗SOD全长基因,经生物信息学分析,判断属于Mn-SOD,并将其命名为Sc-MnSOD（GQ246460）。Sc-MnSOD基因全长为919 bp,ORF长702 bp,5’端UTR长99 bp,3’端UTR长118 bp。5’端起始密码子ATG周边第-9、-6、-3及+4位的碱基为G碱基,符合Kozak规则;在3’端UTR存有典型的加尾信号AATAAA和明显的poly（A）结构。该基因编码233个氨基酸,编码蛋白分子量为25.3 kD,等电点为7.11,利用SubLoc v1.0预测该基因编码蛋白定位于线粒体。原核表达分析中,Sc-MnSOD在表达菌BL21中表达的目的蛋白分子量约为33 kD,与根据已知Sc-MnSOD编码蛋白分子量25.3 kD（His·Tag蛋白分子量为7kD）推算的融合蛋白大小32.3kD基本相符。此外,本研究还通过荧光定量PCR技术分析了Sc-MnSOD在H₂O₂、SA和甘蔗黑穗病菌胁迫下的表达情况,结果表明Sc-MnSOD的表达受到黑穗病菌较强烈的诱导;受H₂O₂先诱导后抑制的影响;而受SA的影响不大,与前人研究结果相似。黑穗病菌和H₂O₂胁迫甘蔗后,能产生有毒害作用的O2^-、H₂O₂和OH-等氧自由基,从而导致活性氧的产生和清除平衡遭到破坏而为害细胞。本研究所获得的甘蔗Sc-MnSOD基因在黑穗病菌和H₂O₂胁迫下,表达受诱导,推测Sc-MnSOD具有抗病和清除多余氧自由基的功能。本研究对深入认识Sc-MnSOD基因的功能和进一步将该基因应用于基因工程育种具有一定的参考意义。更多还原