| 葡萄Fe-S簇装配基因的鉴定、克隆和表达特征分析 |
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| 引用本文： | 张璐,宗亚奇,徐维华,韩蕾,孙浈育,陈朝晖,陈松利,张凯,程杰山,唐美玲,张洪霞,宋志忠.葡萄Fe-S簇装配基因的鉴定、克隆和表达特征分析[J].中国农业科学,2021,54(23):5068-5082. |
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| 作者姓名： | 张璐 宗亚奇 徐维华 韩蕾 孙浈育 陈朝晖 陈松利 张凯 程杰山 唐美玲 张洪霞 宋志忠 |
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| 作者单位： | 1鲁东大学农林工程研究院/山东省高等学校重点实验室-作物高产抗逆分子模块育种实验室,山东烟台 2640252烟台农业科学研究院葡萄研究所,山东烟台 2640003招远市大户庄园农林专业合作社,山东烟台 264000 |
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| 基金项目： | 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-29-16);山东省农业良种工程基金(2019LZGC009-2);烟台市科技计划(2018XSCC043);烟台市科技计划(2018XSCC043);国家重点研发计划(2019YFD1000500);烟台市葡萄与葡萄酒局专项资金(50012305073) |
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| 摘 要： | 【目的】从葡萄中克隆并鉴定Fe-S簇装配基因,在转录水平探索其组织特异性表达特征及其对缺铁胁迫的差异响应,明确主效基因。【方法】通过同源克隆法,在葡萄基因组中筛选并鉴定参与Fe-S簇装配的基因;借助生物信息学软件分析葡萄Fe-S簇装配相关基因及其编码蛋白的详细特征;利用实时荧光定量PCR分析Fe-S簇装配相关基因在葡萄不同组织部位的表达模式及其对缺铁胁迫的响应情况;利用MEGE 7.0软件建立不同植物ISU1同源蛋白的系统进化树。【结果】在葡萄基因组中检索并克隆获得46个Fe-S簇装配基因,分布于16条染色体上,含有1—21个长度不一的内含子,且主要分布于质体、线粒体和细胞质,分别含有14、21和11个基因成员;葡萄Fe-S簇装配蛋白在多种亚细胞结构中均有定位,且不同装配机制中蛋白的亚细胞定位情况差异很大;所选10种植物ISU1蛋白序列的一致性高达77%,系统发育树分析表明同一属的ISU1同源蛋白如十字花科的拟南芥和盐芥、禾本科的水稻和短柄草、蔷薇科的桃和苹果,倾向于紧密聚在一起,但葡萄ISU1和番茄ISU1紧密聚集在一起;葡萄Fe-S簇装配基因在3年生‘马瑟兰’成年树体和组培幼苗不同组织中的表达水平差异较大,其中,ISU1整体水平的表达量最为丰富（尤其是成熟期果实中的表达量最高）,其次是HSCA1、ISA2、NFU2、SUFA和SUFB等基因,而SUFE2、NFS1、HSCA2、HSCA6、TAH18和CIA2在本研究所有葡萄组织中均未检测到表达量;在‘马瑟兰’幼苗中,葡萄Fe-S簇装配基因对缺铁处理较为敏感,所有基因至少在1个检测的组织部位对缺铁处理有响应,其中,22个基因的表达水平在所有检测组织中均受缺铁处理调控：根部Fe-S簇装配基因的表达水平易受缺铁胁迫诱导而上调,但地上部（茎和叶）Fe-S簇装配基因的表达水平易受缺铁胁迫抑制而下调。【结论】从葡萄中克隆并鉴定了46个Fe-S簇装配基因,分别定位于质体、线粒体和细胞质;葡萄Fe-S簇装配基因在三年生成年树体和组培幼苗不同组织中的表达水平差异较大,且在葡萄幼苗不同组织中的转录水平对缺铁胁迫的响应具有显著差异;ISU1在葡萄所有组织中的整体表达量较高;葡萄ISU1和番茄ISU1同源蛋白遗传进化距离最接近。
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| 关 键 词： | 葡萄 铁代谢 缺铁 Fe-S簇 装配机制 基因克隆及表达 |
| 收稿时间： | 2021-02-08 |
Identification,Cloning, and Expression Characteristics Analysis of Fe-S Cluster Assembly Genes in Grape |
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| ZHANG Lu,ZONG YaQi,XU WeiHua,HAN Lei,SUN ZhenYu,CHEN ZhaoHui,CHEN SongLi,ZHANG Kai,CHENG JieShan,TANG MeiLing,ZHANG HongXia,SONG ZhiZhong.Identification,Cloning, and Expression Characteristics Analysis of Fe-S Cluster Assembly Genes in Grape[J].Scientia Agricultura Sinica,2021,54(23):5068-5082. |
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| Authors: | ZHANG Lu ZONG YaQi XU WeiHua HAN Lei SUN ZhenYu CHEN ZhaoHui CHEN SongLi ZHANG Kai CHENG JieShan TANG MeiLing ZHANG HongXia SONG ZhiZhong |
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| Institution: | 1The Engineering Research Institute of Agriculture and Forestry, Ludong University/Key Laboratory of Molecular Module-Based Breeding of High Yield and Abiotic Resistant Plants in Universities of Shandong, Yantai 264025, Shandong2Institute of Grape, Yantai Academy of Agricultural Science, Yantai 264000, Shandong3Zhaoyuan Dahu Manor Agriculture and Forestry Professional Cooperative, Yantai 264000, Shandong |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | grape iron metabolism iron depletion Fe-S cluster assembly mechanism gene cloning and expression |
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