唐菖蒲液泡膜水孔蛋白基因GhTIp1和GhTIP2的克隆及表达分析

摘要

唐菖蒲(Gladiolus hybridus)为鸢尾科唐菖蒲属的多年生草本植物，花形别致，花色丰富，被誉为世界著名的“四大切花”之一，在我国各地均有种植和消费。但其采后易发生水分代谢失衡，花序上小花易于失水萎蔫、开放率低，并因之严重影响采后寿命和观赏品质。水孔蛋白是一类被认为具有高效转运水分子及其他一些小分子物质的膜内在蛋白，在植物水分代谢过程中起重要作用。近年来陆续有文献报道月季、香石竹、百合等切花水孔蛋白基因可能涉及它们采后的水分代谢过程，但有关唐菖蒲水孔蛋白基因及其与水分代谢的关系尚未见文献报道。为此，本研究以唐菖蒲‘Eerde'品种切花为材料，采用RT-PCR方法和RACE技术，从其花瓣中克隆得到2个液泡膜水孔蛋白(tonoplast intrinsic protein，TIP)基因，并初步分析探讨了二者的序列特征及其在各组织中的特异性表达情况，主要结果如下：(1)获得2个唐菖蒲液泡膜水孔蛋白基因TIP1和TIP2的cDNA全长序列。其中，TIPl基因cDNA全长1132 bp，含有一个780 bp的开放阅读框(ORF)，编码259个氨基酸，分子量为26.9 kD，基因命名为GhTIP1，登录号为：JQ070616。TIP2基因cDNA全长1040bp，含有一个744bp的开放阅读框(ORF)，编码248个氨基酸，分子量为25.1 kD，基因命名为GhTIP2，登录号为：JQ070617。2个基冈推导的氨基酸序列都具有MIP家族的特征序列SGGHVNPAVTFG和2个高度保守的水孔蛋白NPA(Asn-Pro-Ala)基序。经NCBI比对，GhTIP1和GhTIP2与玉米(Zea mays)、拟南芥(Arabidopsisthaliana)、烟草(Nicotiana glauca)和大麦(Hordeumvulare)等植物的TIp氨基酸序列的同源性均达80％以上。(2)根据ORF设计两个基因特异引物，以唐菖蒲基因组DNA(gDNA)为模板进行PCR扩增，测序获得GhTIP1和GhTIP2的基因组gDNA全长序列，分别为912 bp和1309 bp。分析表明，GhTIP1和GhTIP2的gDNA全长序列均含有一个内含子和两个外显子。(3)采用半定量RT-PCR方法初步分析表明，GhTIP1和GhTIP2在唐菖蒲花瓣、雌蕊、雄蕊、叶、茎和苞片等各个组织中均有表达。其中，GhTIP1基因在各个组织中的表达差异不明显，而GhTIP2基因的表达则呈现明显的组织特异性，其表达量在花瓣中最高，其次为雄蕊和雌蕊，在茎、苞片和叶片中的表达量则较低。