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作物杂志,2022, 第3期: 73–79 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.03.010

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

苦荞漆酶基因的克隆与生物信息学分析

杨晓琳1(), 段迎1, 蔡苏云1, 贺润丽1(), 尹桂芳2, 王艳青2, 卢文洁2, 孙道旺2, 王莉花2()   

  1. 1山西中医药大学中药与食品工程学院,030619,山西太原
    2云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所/云南省农业生物技术重点实验室/农业农村部西南作物基因资源与种质创制重点实验室,650221,云南昆明
  • 收稿日期:2021-07-07 修回日期:2021-11-08 出版日期:2022-06-15 发布日期:2022-06-20
  • 通讯作者: 贺润丽,王莉花
  • 作者简介:杨晓琳,研究方向为中药资源利用与开发,E-mail： 15733605992@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金地区科学基金项目(31460379);财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系(CARS-07-C-2);山西省重点研发计划项目(201803D221012-6);山西省自然科学研究面上项目(20210302123231);校级科技创新能力培育计划(2020PY-YC-16)

Molecular Cloning and Bioinformatics Analyzing of Laccase in Fagopyrum tataricum

Yang Xiaolin1(), Duan Ying1, Cai Suyun1, He Runli1(), Yin Guifang2, Wang Yanqing2, Lu Wenjie2, Sun Daowang2, Wang Lihua2()   

  1. 1College of Traditional Chinese Medicine and Food Engineering, Shanxi University of Traditional Chinese Medicine, Taiyuan 030619, Shanxi, China
    2Biotechnology and Germplasm Resources Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences/Yunnan Provincial Key Laboratory of Agricultural Biotechnology/Key Laboratory of Southwestern Crop Gene Resources and Germplasm Innovation, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Kunming 650221, Yunnan, China
  • Received:2021-07-07 Revised:2021-11-08 Online:2022-06-15 Published:2022-06-20
  • Contact: He Runli,Wang Lihua

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PDF (PC)

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摘要：

利用RT-PCR技术从苦荞中克隆出2条漆酶（laccase）基因,运用生物信息学技术对2个基因序列进行分析,预测结构域、二级和三级蛋白结构,进行蛋白同源比对及进化树分析。结果表明,FtLAC-1基因序列开放阅读框为1695bp,编码564个氨基酸,FtLAC-2基因序列开放阅读框为1707bp,编码568个氨基酸。FtLAC-1和FtLAC-2蛋白预测分子量分别为61.41和62.47kDa,理论等电点分别为9.45和9.41,为亲水性蛋白,2个基因序列相似性较低,氨基酸序列同源性不高。qRT-PCR分析出其在苦荞不同组织器官存在差异性表达。结论为进一步探索FtLAC-1和FtLAC-2在苦荞薄果壳形成中的功能提供理论基础。

关键词: 苦荞, 漆酶, 基因克隆, 生物信息学, 表达分析

Abstract:

In this experiment, to study the gene function of laccase protein in the development of tartary buckwheat, two laccase genes from tartary buckwheat were cloned using RT-PCR technology. Bioinformatics techniques were used to predict the domain, secondary and tertiary protein structure, and to perform the protein homology alignment and phylogenetic evolutionary tree analysis. The results showed that the open reading frame of the FtLAC-1 gene sequence was 1695bp, coding for 564 amino acids, and the open reading frame of the FtLAC-2 gene sequence was 1707bp, coding for 568 amino acids. The predicted molecular weights of FtLAC-1 and FtLAC-2 proteins were 61.41 and 62.47kDa and their theoretical isoelectric points were 9.45 and 9.41, respectively. They were hydrophilic proteins. The sequence similarity of the two genes was low and the amino acid sequence homology was not high. qRT-PCR analysis of its differential expression in different tissues and organs of tartary buckwheat. This study provided a theoretical basis for further exploring the functions of the FtLAC-1 and FtLAC-2 genes in thin buckwheat husk formation.

Key words: Fagopyrum tataricum, Laccase, Gene cloning, Bioinformatics, Expression analysis

表1

引物序列及用途

引物名称
Primer name		 引物序列（5'-3'）
Primer sequence（5'-3'）		 用途
Usage
LAC-1-1F AGTCACTCCACTACAGCAACACACG 基因克隆
LAC-1-1468R CGGATGGCTTTCAGGTGCTA
LAC-1-1285F CAACATAAGTGGGGTATTCACGGAT
LAC-1-2131R TTCAGAGAAGGATTTCAAACAACAA
LAC-2-47F TTCAAACCACACACAAAACCCTA
LAC-2-1437R CACCACCTTCGTACCGTTCATC
LAC-2-1067F CACTCCCAGCCATCAACGAC
LAC-2-2101R CGGAGCAAGAGGGAAGAAACA
LAC-1-F GGAAGGGGTCCTAACGAGTCT 实时荧光
定量PCR
LAC-1-R CCTATTGTCTCCTTTGCTGGTT
LAC-2-F TGGTGGAACAACGATACGG
LAC-2-R CGGGAAAGCCATTGAAAGT
H3-F AAGAAGTCCCACAGATACCGC
H3-R AGCCTCCTGAAGAGCTAGCAC

图1

苦荞LAC-1和LAC-2克隆基因电泳图 M：SM0331 DNA marker;1、2：H-LAC-1;3、4：B-LAC-1;5、6：H-LAC-2;7、8：B-LAC-2;H表示云荞1号（厚果壳）;B表示小米荞（薄果壳）

图2

FtLAC-1和FtLAC-2蛋白结构域

图3

苦荞漆酶亲疏水性分析

图4

苦荞漆酶蛋白三级结构预测

图5

漆酶氨基酸序列比对

图6

不同植物漆酶蛋白序列系统进化树

图7

FtLAC-1和FtLAC-2基因在各器官的相对表达量 “*”表示差异显著（P < 0.05）,“**”表示差异极显著（P < 0.01）

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