大豆耐铝毒候选基因GmSTOP1的克隆与表达分析

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1、作物学报ACTAAGRONOMICASINICA2015,41(12):18021809http://zwxb.chinacrops.org/ISSN0496-3490;CODENTSHPA9E-mail:xbzw@chinajournal.net.cnDOI:10.3724/SP.J.1006.2015.01802大豆耐铝毒候选基因GmSTOP1的克隆与表达分析**丛亚辉王婷婷柳聚阁王宁高萌萌李艳盖钧镒南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/国家大豆改良中心/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室,江苏南京210095摘要:酸性土壤中的铝毒害是限制作物生长和产量的主要因素之一

2、。拟南芥中的AtSTOP1(Arabidopsisthalianasensitivetoprotonrhizotoxicity1)是一个调控多种铝毒耐受机制相关基因表达的转录因子,在拟南芥耐铝毒中发挥重要作用。为研究大豆中STOP1-like基因的表达特性,本研究利用RT-PCR从耐铝毒大豆品种科丰1号中克隆了一个位于第16染色体的STOP1-like基因,命名为GmSTOP1。该基因的编码区(codingDNAsequence,CDS)序列长度为1566bp,编码521个氨基酸。在GmSTOP1起始密码子上游1500bp的核苷酸序列区间预测到多种顺式作用元件,包括与激素、热、逆境响

3、应等相关的应答元件,如ABRE、HSE、TC-rich重复序列等。蛋白质结构预测表明GmSTOP1不具有跨膜结构和信号肽,含有4个保守的Cys-2-His-2锌指蛋白结构域。系统进化分析显示GmSTOP1与菜豆(Phaseolusvulgaris)中的STOP1-like蛋白亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示GmSTOP1定位于细胞核,说明GmSTOP1蛋白可能在细胞核中发挥其功能。GmSTOP1基因在种子中的相对表达量最高,在根、茎尖分生组织、茎、–1叶、花、荚等多种组织中也均有表达。用25μmolLAlCl3溶液处理大豆幼苗,GmSTOP1基因在根中上调表达,24h–1达到最高相对

4、表达量,约为对照(0μmolLAlCl3)的9.2倍,表明该基因的表达受铝离子的诱导。此外,ABA、NaCl和PEG等胁迫也能诱导大豆根和叶中GmSTOP1基因的上调表达。由此推测GmSTOP1基因可能参与大豆对铝毒、高盐和渗透等非生物胁迫的应答过程。关键词:酸性土壤;铝毒;大豆;STOP1;亚细胞定位;荧光定量PCRCloningandExpressionAnalysisofTolerancetoAluminum-toxicityCandidateGeneGmSTOP1inSoybean**CONGYa-Hui,WANGTing-Ting,LIUJu-Ge,WANGNing,GAO

5、Meng-Meng,LIYan,andGAIJun-YiNationalKeyLaboratoryofCropGeneticsandGermplasmEnhancement/NationalCenterforSoybeanImprovement/KeyLaboratoryforBiologyandGeneticImprovementofSoybean(General),MinistryofAgriculture,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,ChinaAbstract:Aluminumtoxicityisoneofthemaj

6、orfactorsthatlimitsthegrowthandproductionofcropsinacidsoils.AtSTOP1transcriptionfactorcanregulatetheexpressionofgenesrelatedtoaluminum-toxicitytolerancemechanisms,whichplaysanim-portantroleinaluminum-toxicitytoleranceinArabidopsis.TostudytheexpressionfeaturesoftheSTOP1-likegeneinsoybean,weclone

7、daSTOP1genelocatedonchromosome16fromthealuminum-toxicitytolerantsoybeancultivar(Kefeng-1)usingRT-PCR,anddesignatedasGmSTOP1.ThelengthofGmSTOP1codingDNAsequencewas1566bp,whichencoded521aminoacidresidues.Diversecis-actingpromoterele