苹果抗性相关的谷胱甘肽转移酶基因MdGSTU1的生物信息学和表达分析

【目的】克隆苹果（Malus domestica Borkh.）中抗苹果轮纹病相关的编码谷胱甘肽转移酶基因MdGSTU1，研究其在不同组织器官及不同逆境处理条件下的表达特性，为解析该基因的抗逆功能奠定基础。【方法】基于抗轮纹病相关的EST序列，通过在NCBI进行比对，得到一个谷胱甘肽转移酶（GST）基因相关的EST片段；然后在苹果基因组数据库中进行比对，获得该GST的编码框序列（coding sequence，CDS），同时，设计RACE引物，克隆该基因的UTR序列；利用MEGA5.0软件对该GST蛋白与拟南芥GST家族蛋白成员进行系统进化树分析，使用DNAMAN软件对该蛋白的分子量、等电点等进行预测，并对其氨基酸序列进行分析；采用荧光定量PCR检测该基因在不同组织中的表达以及该基因在盐、模拟干旱和苹果斑点落叶病原菌处理条件下的表达特性；克隆该基因的启动子，利用PlantCARE软件在线分析该基因启动子上的顺式作用元件。【结果】进化树分析显示该GST与拟南芥中GST家族的U亚家族成员亲缘关系最近，故被命名为MdGSTU1；MdGSTU1的CDS为666 bp，编码221个氨基酸残基，其蛋白分子量为25.41 kDa，等电点为5.28；RACE结果显示该基因3''UTR区域为135 bp；蛋白序列及结构分析显示，其与拟南芥GST家族蛋白相同，该蛋白也包含保守的谷胱甘肽-S-转移酶的N端及C端结构域；PCR结果显示，MdGSTU1在根、茎、叶、花、果各组织中均有表达，但根中的表达水平最高，同时，该基因能够被150 mmol·L^-1 NaCl和20%的PEG诱导表达，均在1 h时表达量达到最高值；另外，苹果斑点落叶病原菌也能诱导MdGSTU1的表达，表达量在病菌处理8 h时达到最大；启动子分析显示MdGSTU1启动子区域含有多个抗性相关的作用元件，其中包括ABA响应元件、厌氧响应元件、GA响应元件、SA响应元件、JA响应元件以及防御和逆境响应元件；此外，该启动子上还包含多个MYB转录因子结合位点。【结论】MdGSTU1属于植物tau亚家族（GSTU）成员，生物及非生物逆境胁迫均可诱导该基因的表达。

Bioinformatics and Expression Analysis of MdGSTU1 Gene Encoding a Resistance-Related Glutathione Transferase from Apple