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茶树胆碱单加氧酶CsCMO的克隆及甜菜碱合成关键基因的表达分析
  • ISSN号:0578-1752
  • 期刊名称:中国农业科学
  • 时间:2013.8.1
  • 页码:3087-3096
  • 分类:S512.1[农业科学—作物学]
  • 作者机构:[1]中国农业科学院茶叶研究所/国家茶树改良中心,杭州310008, [2]中国农业科学院研究生院,北京100081, [3]西北农林科技大学园艺学院,陕西杨凌712100
  • 相关基金:国家自然科学基金(31170650); 浙江省自然科学基金重点项目(Z3100473); 浙江省农业新品种选育重大专项(2012C2905-3); 国家茶叶产业技术体系(CARS-23)
  • 相关项目:基于转录组学的茶树冷驯化诱导抗寒性的分子机制研究
中文摘要:

【目的】从茶树中克隆甜菜碱(GB)合成途径中的关键酶——胆碱单加氧酶CsCMO,研究不同逆境胁迫和不同抗寒茶树品种间GB合成中关键基因的表达模式,并分析茶树体内GB的含量,为茶树抗性育种奠定基础。【方法】采用反转录PCR结合RACE技术,从茶树中克隆CsCMO的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析,结合前期克隆得到的茶树甜菜碱醛脱氢酶CsBADH,用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析这2个基因的表达模式,紫外分光光度计测定GB含量。【结果】克隆得到茶树CsCMO(GenBank登录号:JX050146)的cDNA全长1 558 bp,包含1 305 bp的完整开放阅读框(ORF),编码434个氨基酸,并被定位在叶绿体上。氨基酸序列分析表明,CsCMO含有CMO中保守的Rieske型2Fe-2S结构域和单分子非血红素Fe结合位点,与其它植物CMO序列相似性在50%以上;进化树分析显示,它与枸杞的关系最近。qRT-PCR分析表明,4℃低温、NaCl盐和ABA处理均能诱导CsCMO和CsBADH表达,96 h内随着处理时间的增加,表达量呈增加趋势,但2个基因的表达模式有差异,盐胁迫诱导基因表达更显著;在不同抗寒品种中,2个基因的表达在抗性强的品种中表达量总体要高于抗性弱的品种,且CsBADH的变化比CsCMO的显著。3种胁迫处理48 h后,叶片中的GB含量均增加;低温处理后抗寒性强的品种中GB含量比抗寒性弱的高。【结论】克隆了茶树CsCMO,在低温、NaCl盐以及ABA处理下,GB积累,CsBADH和CsCMO上调表达,且盐胁迫下的表达更明显,表明GB与茶树抵御这3种胁迫关系密切。

英文摘要:

【Objective】 Choline monooxygenase gene(CMO),one of the key enzyme genes in biosynthesize pathway of glycine betaine(GB) in plant,was cloned from tea plant(Camellia sinensis).The expression patterns of CsCMO and the other GB biosynthesis-related gene,CsBADH(betaine aldehyde dehydrogenase),under different abiotic stresses and in different cold resistant cultivars were analyzed.And the contents of GB under different abiotic stresses in tea plant were detected.【Method】 The full-length cDNA of CsCMO was isolated using reverse transcription-PCR(RT-PCR) combined with RACE techniques from tea plant,and the bioinformatic characteristics were analyzed using online software.The expression profiles of CsCMO and CsBADH and the contents of GB were determined using quantitative real-time PCR(qRT-PCR) method and ultraviolet spectrophotometer techniques,respectively.【Result】 The obtained cDNA of CsCMO was 1 558 bp in length with GenBank accession number JX050146,containing a 1 305 bp open reading frame(ORF) which encoded 434 amino acid residues.The CsCMO shared more than 50% amino acid sequence similarity with that of other plants.It was targeted in chloroplast and contained two consensus domains of Rieske-type [2Fe-2S] cluster and sites for mononuclear nonheme Fe.The phylogenetic tree analysis showed that CsCMO had the closest genetic relationship with Lycium barbarum.The qRT-PCR analysis indicated that the expressions of CsCMO and CsBADH were up-regulated by cold(4℃),salt(NaCl) and abscisic acid(ABA) during 96 h treatment,but they displayed different patterns under these stresses.The expression level of two genes induced by NaCl was more dramatically than other treatment.The further experiments showed that the level of CsBADH was generally higher than CsCMO in different cold tolerance cultivars,and the cultivars which had stronger cold hardiness had higher expression level of CsCMO and CsBADH than that of the cultivars which had weaker cold hardiness.The accumulation of GB w

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期刊信息
  • 《中国农业科学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国农业部
  • 主办单位:中国农业科学院 中国农学会
  • 主编:万建民
  • 地址:北京中关村南大街12号中国农业科学院图书馆楼4101-4103室
  • 邮编:100081
  • 邮箱:zgnykx@caas.cn
  • 电话:010-82109808 82106279
  • 国际标准刊号:ISSN:0578-1752
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1328/S
  • 邮发代号:2-138
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国食品科技文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:85620