牛大力metacaspase基因CsMC1的克隆及超表达载体构建

摘要

精氨酸/赖氨酸特异性半胱氨酸酶(metacaspases, MCs)在植物生长发育的细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)过程中发挥着十分重要的调控作用。已有研究表明metacaspase蛋白酶能参与木质部PCD过程,促进管状分子成熟与加快木质化进程。为了研究牛大力metacaspase蛋白酶编码基因的结构特征与功能,本研究基于前期构建的转录组数据库,采用RT-PCR技术成功克隆了一个metacaspase基因,命名为CsMC1(登录号:MW888914)。该基因全长1 245 bp,包括一个1 098 bp的开放阅读框(open reading frame, ORF),编码365个氨基酸。通过序列比对与系统进化树分析,发现CsMC1蛋白的氨基酸序列具有典型的N端前结构域与LSD1锌指结构,推测属于Ⅰ型metacaspase蛋白酶;其氨基酸序列与蔓花生AdMC1的高度一致,两者位于同一进化分支,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,牛大力Cs MC1基因在不同组织与不同类型根中均有表达,以不膨大根的表达量最高;随着块根的发育进程,Cs MC1的表达量逐渐升高,推测CsMC1基因可能正向调控次生木质部PCD过程中的木质化进程。同时,利用Gateway技术成功构建了PK2GW-CsMC1植物超表达载体。研究结果为进一步阐明牛大力Cs MC1基因的功能和解析牛大力块根膨大受阻的分子机制提供了技术依据。