苹果磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶基因PEPCKs的克隆-中国农业科学.PDF

中国农业科学 2016,49(7):1417-1428 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.017 苹果磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶基因 PEPCKs）的克隆与表达分析 （ 李慧峰，冉 昆，程来亮，王海波，何 平，常源升，李林光 （山东省果树研究所，山东泰安 271000 ） 摘要：【目的】克隆苹果（ Malus ×domestica Borkh.）多个代谢途径中的关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶 （phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）基因MdPCKs，研究其在不同组织器官及不同胁迫处理条件下的 表达特性，为解析该基因在多个代谢途径中的功能奠定基础。【方法】利用同源比对和RT-PCR技术，克隆获得MdPCK1 和 MdPCK2 全长 cDNA序列并进行生物信息学分析；克隆 MdPCKs 的启动子序列，利用PlantCARE软件在线分析启动 子上的顺式作用元件；采用实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）检测 MdPCKs 在不同组织中的表达以及在水杨酸（SA）、 茉莉酸（JA）、脱落酸（ABA）、模拟干旱（PEG）、高温（40℃）和低温（8℃）处理条件下的表达特性。【结果】 获得2个苹果磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶基因（ MdPCK1 和MdPCK2；GenBank登录号分别为KT454964和KT454965）， 其开放阅读框（open reading frame，ORF）分别为 2 001 bp 和 2 028 bp，分别编码 666 和 675 个氨基酸残基； 基因结构和进化分析表明，MdPCK1 和 MdPCK2 均由 12 个外显子组成，且序列结构进化高度保守；氨基酸序列和 结构分析显示，二者均含有保守的 PEPCK ATP domain 区域；启动子分析显示，MdPCK1 和 MdPCK2 启动子区域含 有多个顺式作用元件，包括光响应元件、昼夜节律相关顺式作用元件、JA 响应元件、SA 响应元件、ABA 响应元 件、防御及逆境响应元件、低温响应元件和热激响应元件等；qRT-PCR 结果显示，MdPCKs 在被检测的组织中均 有表达。在‘泰山嘎啦’苹果果实不同发育阶段，MdPCK1 和 MdPCK2 具有相似的表达模式。在多种非生物胁迫 处理下， -1 -1 -1 -1 MdPCK1 受到 100 μmol·L ABA 和 100 g·L PEG 胁迫诱导；MdPCK2 受到 150 μmol·L SA、100 μmol·L ABA、 100 g·L-1 PEG 和低温胁迫诱导。【结论】MdPCK1 和 MdPCK2 属于植物 PEPCK 家族，非生物逆境胁迫可诱导 MdPCK1 和 MdPCK2 表达。 关键词：苹果；磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶；序列分析；胁迫诱导；表达分析 Cloning, Sequence and Expression Analysis of Phosphoenolpyruvate Carboxykinase Genes (PEPCKs) in Apple LI Hui-feng, RAN Kun, CHENG Lai-liang, WANG Hai-bo, HE Ping, CHANG Yuan-sheng, LI Lin-guang (Shandong Institute of Pomology, Taian 271