园艺学报 ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (8): 1679-1696.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-1218
李宇腾1, 陈瑶2, 任恒泽2, 李聪聪1, 王浩乾1, 曹红利1, 岳川1,*(), 郝心愿2,*(), 王新超2
收稿日期:
2022-11-12
修回日期:
2023-05-05
出版日期:
2023-08-25
发布日期:
2023-08-23
通讯作者:
基金资助:
LI Yuteng1, CHEN Yao2, REN Hengze2, LI Congcong1, WANG Haoqian1, CAO Hongli1, YUE Chuan1,*(), HAO Xinyuan2,*(), WANG Xinchao2
Received:
2022-11-12
Revised:
2023-05-05
Published:
2023-08-25
Online:
2023-08-23
摘要:
以不同茶树(Camellia sinensis)基因组为参考,通过序列同源性分析,在‘龙井43’中鉴定并克隆到3个CsIDM基因。CsIDM1属于组蛋白乙酰转移酶家族,具有典型的HAT保守结构域,定位于细胞核中。CsIDM2、CsIDM3均属于热激蛋白家族,具有典型的ACD保守结构域,均定位于细胞核、细胞膜及细胞质中。CsIDM启动子区域含有多种响应环境信号的顺式作用元件,主要为光响应、植物激素响应、胁迫响应和植物生长发育相关。CsIDM在花蕾、腋芽、茎中表达量较高,在盛花组织中较低。在干旱、高温及生物胁迫下,CsIDM均出现不同程度的差异表达。茶树越冬芽休眠形成与解除过程中,CsIDM1的表达丰度在休眠形成、深休眠和休眠解除3个阶段存在高—低—高的表达模式。通过双分子荧光互补试验证实,CsIDM2和CsIDM3之间可形成异源二聚体;CsIDM2与CsMBD5、CsIDM3与CsMBD16存在相互作用。综上所述,CsIDM在茶树的胁迫应答和芽休眠解除中发挥作用,可能通过形成蛋白复合体参与甲基化调控。
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LI Yuteng, CHEN Yao, REN Hengze, LI Congcong, WANG Haoqian, CAO Hongli, YUE Chuan, HAO Xinyuan, WANG Xinchao. Identification,Expression Analysis and Interaction Validation of CsIDM in Tea Plants[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2023, 50(8): 1679-1696.
用途 Application | 序列名称 Sequence name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
---|---|---|
基因克隆 Gene clone | CsIDM1 | F:GGTACTGGTGTTCATTGATTAGAGCAAAGAAAG R:TTATTTTTATTTCTCATTATCTTGCAACATAGTGG |
CsIDM2 | F:ATGGATGACTTGTCTCATGCT R:TTATATCCCTTTCATCACAATTCCTTC | |
CsIDM3 | F:ATTATTCTGGTTGATTTCTAGCCCCA R:TCATCTGCATAAAATATGAACACCATTC | |
qRT-PCR | Q-CsIDM1 | F:ACTTTCGGATCAACTACCAAACGAT R:AAACATGGACCACTTCCCGTCA |
Q-CsIDM2 | F:GATCTATTTCCTCCCCGGCTT R:TTCTAGCCCAGTTAGCCGCTTG | |
Q-CsIDM3 | F:GATGGGCCTTTCATGATGCC R:ATGCAGATTTGCCGACTCCA | |
内参基因 Reference gene | Q-CsPTB | F:TGACCAAGCACACTCCACACTATCG R:TGCCCCCTTATCATCATCCACAA |
亚细胞定位 Subcellular localization | CsIDM1-GFP | F:CGAGAGTGTCGGAGCTATGTTATTCAACAAAGAAATCG R:GCCCTTGCTCACCATGTCGACTTTCTCATTATCTTGCAACA |
CsIDM2-GFP | F:GGTACCCGGGGATCCTCTAGAATGGATGACTTGTCTCATGC R:GCCCTTGCTCACCATGTCGACTATCCCTTTCATCACAATTC | |
CsIDM3-GFP | F:GGTACCCGGGGATCCTCTAGAATGTGTACGTGCCCAAAGCA R:GCCCTTGCTCACCATGTCGACCTCATATTTCATGATGATAG | |
BIFC载体构建 BIFC vector construction | CsIDM1-BIFC | F:CGAACGATAGTTAATTAAATGTTATTCAACAAAGAAATC R:ACTGCCACCTCCTCCACTAGTTTTCTCATTATCTTGCAACA |
CsIDM2-BIFC | F:CGAACGATAGTTAATTAAATGGATGACTTGTCTCATGC R:CTGCCACCTCCTCCACTAGTTATCCCTTTCATCACAATTC | |
CsIDM3-BIFC | F:CGAACGATAGTTAATTAAATGTGTACGTGCCCAAAGCAAAG R:CTGCCACCTCCTCCACTAGTCTCATATTTCATGATGATAG | |
CsMBD5-BIFC | F:TACGAACGATAGTTAATTAAATGTCGACCTGCGAATCC R:CTGCCACCTCCTCCACTAGTGCTGCAAGAGAAATGAAATG | |
CsMBD16-BIFC | F:TACGAACGATAGTTAATTAAATGGATGACAATGGCGCATC R:CACCACTGCCACCTCCTCCACTAGTCCATTCAAAATTTGG |
表1 引物信息
Table 1 Primers information
用途 Application | 序列名称 Sequence name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
---|---|---|
基因克隆 Gene clone | CsIDM1 | F:GGTACTGGTGTTCATTGATTAGAGCAAAGAAAG R:TTATTTTTATTTCTCATTATCTTGCAACATAGTGG |
CsIDM2 | F:ATGGATGACTTGTCTCATGCT R:TTATATCCCTTTCATCACAATTCCTTC | |
CsIDM3 | F:ATTATTCTGGTTGATTTCTAGCCCCA R:TCATCTGCATAAAATATGAACACCATTC | |
qRT-PCR | Q-CsIDM1 | F:ACTTTCGGATCAACTACCAAACGAT R:AAACATGGACCACTTCCCGTCA |
Q-CsIDM2 | F:GATCTATTTCCTCCCCGGCTT R:TTCTAGCCCAGTTAGCCGCTTG | |
Q-CsIDM3 | F:GATGGGCCTTTCATGATGCC R:ATGCAGATTTGCCGACTCCA | |
内参基因 Reference gene | Q-CsPTB | F:TGACCAAGCACACTCCACACTATCG R:TGCCCCCTTATCATCATCCACAA |
亚细胞定位 Subcellular localization | CsIDM1-GFP | F:CGAGAGTGTCGGAGCTATGTTATTCAACAAAGAAATCG R:GCCCTTGCTCACCATGTCGACTTTCTCATTATCTTGCAACA |
CsIDM2-GFP | F:GGTACCCGGGGATCCTCTAGAATGGATGACTTGTCTCATGC R:GCCCTTGCTCACCATGTCGACTATCCCTTTCATCACAATTC | |
CsIDM3-GFP | F:GGTACCCGGGGATCCTCTAGAATGTGTACGTGCCCAAAGCA R:GCCCTTGCTCACCATGTCGACCTCATATTTCATGATGATAG | |
BIFC载体构建 BIFC vector construction | CsIDM1-BIFC | F:CGAACGATAGTTAATTAAATGTTATTCAACAAAGAAATC R:ACTGCCACCTCCTCCACTAGTTTTCTCATTATCTTGCAACA |
CsIDM2-BIFC | F:CGAACGATAGTTAATTAAATGGATGACTTGTCTCATGC R:CTGCCACCTCCTCCACTAGTTATCCCTTTCATCACAATTC | |
CsIDM3-BIFC | F:CGAACGATAGTTAATTAAATGTGTACGTGCCCAAAGCAAAG R:CTGCCACCTCCTCCACTAGTCTCATATTTCATGATGATAG | |
CsMBD5-BIFC | F:TACGAACGATAGTTAATTAAATGTCGACCTGCGAATCC R:CTGCCACCTCCTCCACTAGTGCTGCAAGAGAAATGAAATG | |
CsMBD16-BIFC | F:TACGAACGATAGTTAATTAAATGGATGACAATGGCGCATC R:CACCACTGCCACCTCCTCCACTAGTCCATTCAAAATTTGG |
基因名称 Gene name | 登录号 GenBank | 氨基酸数 Amino acids number | 分子质量/kD Molecular weight | pI | 稳定系数 Instability index | 亲水性 GRAVY | 亚细胞定位 Subcellular localization |
---|---|---|---|---|---|---|---|
CsIDM1 AtIDM1 | OK649843 AT3G14980 | 1 251 1 189 | 139.38 131.33 | 7.69 6.69 | 46.94 44.49 | -0.451 -0.489 | 细胞核Nucleus 细胞核Nucleus |
CsIDM2 AtIDM2 | OK649845 AT1G54840 | 419 349 | 46.94 39.39 | 5.10 6.04 | 45.75 44.83 | -0.251 -0.374 | 细胞核Nucleus 细胞核Nucleus |
CsIDM3 AtIDM3 | OK649846 AT1G20870 | 211 463 | 23.22 51.93 | 8.95 7.07 | 45.73 51.10 | -0.470 -0.616 | 叶绿体Chloroplast 细胞核Nucleus |
表2 茶树与拟南芥IDM基因的基本特征比较
Table 2 Comparison of basic characteristics of IDM in tea plant and Arabidopsis thaliana
基因名称 Gene name | 登录号 GenBank | 氨基酸数 Amino acids number | 分子质量/kD Molecular weight | pI | 稳定系数 Instability index | 亲水性 GRAVY | 亚细胞定位 Subcellular localization |
---|---|---|---|---|---|---|---|
CsIDM1 AtIDM1 | OK649843 AT3G14980 | 1 251 1 189 | 139.38 131.33 | 7.69 6.69 | 46.94 44.49 | -0.451 -0.489 | 细胞核Nucleus 细胞核Nucleus |
CsIDM2 AtIDM2 | OK649845 AT1G54840 | 419 349 | 46.94 39.39 | 5.10 6.04 | 45.75 44.83 | -0.251 -0.374 | 细胞核Nucleus 细胞核Nucleus |
CsIDM3 AtIDM3 | OK649846 AT1G20870 | 211 463 | 23.22 51.93 | 8.95 7.07 | 45.73 51.10 | -0.470 -0.616 | 叶绿体Chloroplast 细胞核Nucleus |
图3 CsIDM 在茶树不同组织中的qRT-PCR相对表达量和转录组表达丰度 不同字母表示0.05水平上差异显著。
Fig. 3 Relative expression of qRT-PCR and transcriptome expression abundanceof CsIDMs in different tissues of tea plants Different letters indicate significant difference at 0.05 level.
图4 茶树‘龙井43’CsIDM在生物胁迫下的表达分析 不同小写字母表示同一处理不同时间的基因表达量在0.05水平上差异显著。
Fig. 4 Expression analysis of CsIDMs under biotic stress in‘Longjing 43’ Different lowercase letters in the same treatment indicate significant differences among different treatment time at 0.05 level.
图5 茶树‘龙井43’CsIDM在干旱胁迫下的表达 处理组与对照组在不同处理时间的基因表达差异进行统计分析(t检验),*表示0.05水平上差异显著。
Fig. 5 Expression analysis of CsIDM under drought stress in‘Longjing 43’ In comparisons of treatment group and control group, differences in gene expression at different treatment times were statistically analyzed by t-test and the sign of * in the figure indicate significant difference at 0.05 level.
图6 茶树‘龙井43’CsIDM在高温胁迫下的表达 处理组与对照组在不同处理时间的基因表达差异进行统计分析(t检验),*表示0.05水平上差异显著。
Fig. 6 Expression analysis of CsIDM under high temperature stress in‘Longjing 43’ In comparisons of treatment group and control group, differences in gene expression at different treatment times were statistically analyzed by t-test and the sign of * in the figure indicate significant difference at 0.05 level.
图7 CsIDM在6个茶树品种越冬芽休眠阶段的表达 I:休眠形成阶段;Ⅱ:深休眠阶段;Ⅲ:休眠解除阶段。
Fig. 7 Expression of CsIDM in buds of different tea cultivars at different dormancy periods I:Paradormancy stage;Ⅱ:Endodormancy stage;Ⅲ:Encodormancy stage.
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