摘要
植物扩展蛋白是一种植物细胞壁蛋白,在植物生长发育过程中发挥重要作用.本课题组前期对甘薯(Ipomoea batatas)块根发育进行了转录组学研究,鉴定到一个扩展蛋白(Ipomoea batatas expansin-A4-like,IbEXPA4)基因在甘薯块根膨大中期显著上调表达.本研究以甘薯品种'桂经薯8号'和'桂紫薯1号'为材料,对扩展蛋白基因IbEXPA4进行克隆和表达分析.结果表明,该基因包含771 bp(GenBank No.MW361490.1)的完整开放阅读框,编码256个氨基酸.生物信息学分析显示,IbEXPA4蛋白的相对分子量为27.53 kD,理论等电点为8.8,不稳定系数为37.96,平均疏水性为-0.117,脂肪系数为65.62,属于稳定亲水蛋白.二级、三级结构预测显示该蛋白主要含有无规则卷曲.对IbEXPA4蛋白的结构进行分析,显示该蛋白在N端具有一段信号肽,不具有跨膜域,含有DPBB_1和Pollen_allerg_1两个保守结构域.亚细胞定位预测其定位在细胞壁中.进化树分析表明,IbEXPA4基因与三裂叶薯expansin-A4-like基因的同源性最高,为99.22％.荧光定量PCR显示IbEXPA4在'桂经薯8号'和'桂紫薯1号'块根中优先表达,均呈先升高后降低的趋势,均在移栽60 d后的块根中表达量最高,分别为对照(20 d的纤维根)的3.09倍和9.23倍;在茎、叶中表达水平较低.IbEXPA4基因在2个品种块根中的表达量变化比较分析,IbEXPA4基因在'桂紫薯1号'中变化更显著.两个品种的农艺性状分析,发现'桂经薯8号'的块根长显著高于'桂紫薯1号',而'桂紫薯1号'块根直径在60和90 d时显著高于'桂经薯8号'.相关性分析发现IbEXPA4基因在块根中的表达与块根直径、块根长度呈极显著正相关.这些结果说明,IbEXPA4基因促进块根的纵向生长和横向生长,参与了甘薯块根的生长调节,为阐明甘薯块根膨大的分子机理提供了理论依据.
基金项目
国家自然科学基金(32060419)
广西薯类创新团队首席岗位专家项目(Nycytxgxcxtd-11-01)
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