番茄（Solanum lycopersicum）叶绿体外膜转运子基因的克隆与表达分析

【摘要】质体最初起源于通过内共生整合到寄主细胞中自由生长的蓝藻菌，在植物细胞中执行基本代谢和信号转导。植物中存在许多不同类型的质体，如叶绿体，有色体，白色体，造粉体等。据统计，大约95%(约1900-2500个)的质体蛋白质在细胞核里编码，以前体蛋白的形式存在于细胞溶质中，翻译后导入到细胞器中。叶绿体外膜转运子(Transloconsattheouterenvelopemembranesofthechloroplast,Toc)是一种GTPase，负责调控细胞核编码蛋白质的识别与初始导入。TocGTPase首先在豌豆中被鉴定，近年来，多数研究集中在拟南芥上。番茄基因组测序的完成，为在番茄中鉴定叶绿体导入成分TocGTPase基因提供可能。本研究以番茄(Solanumlycopersicumcv.Heinz-722)为试验材料，首次从番茄物种中鉴定并分析了6个TocGTPase基因(slToc34-1，slToc34-2，slToc159-1，slToc159-2，slToc159-3和slToc159-4)；成功克隆了3个TocGTPase基因（slToc34-1，slToc34-2，slToc159-2）；用实时荧光定量qPCR方法分析了6个TocGTPase基因在番茄的子叶、花芽、开放当天的花、幼叶、绿果、红果、根等组织中的特异性表达；研究了NaCl盐分胁迫下，含ACC脱氨酶的植物生长促生菌（PGPR）PseudomonasputidaUW4细菌对5个番茄TocGTPase基因表达量的影响及对番茄植株长势的影响。主要研究结果如下：1.以拟南芥的叶绿体外膜转运子蛋白atToc159和atToc34的氨基酸序列为模板，在番茄基因组数据库中查找到6个番茄叶绿体外膜转运子蛋白（TocGTPase）的同源物，分别命名为slToc159-1，slToc159-2，slToc159-3，slToc159-4和slToc34-1，slToc34-2，经同源序列分析得出番茄slToc159家族与拟南芥atToc159家族有20.0%-48.7%的氨基酸序列同源性，番茄slToc34家族与拟南芥atToc34家族有53.3%-58.2%的氨基酸序列同源性。说明对叶绿体外膜蛋白导入系统的进一步研究，番茄将是一个新的有效模式植物。2.通过同源克隆的方法，成功克隆出3个番茄TocGTPase基因：slToc34-1，slToc34-2和slToc159-2。slToc34-1cDNA编码区780bp，编码259个氨基酸，预测蛋白分子量为28.7kDa；slToc34-2cDNA全长906bp，编码301个氨基酸，预测蛋白分子量为33.7kDa；slToc159-2cDNA编码区2535bp，编码844个氨基酸，预测蛋白分子量为92.9kDa，为进一步功能研究奠定基础。3.用实时荧光定量qPCR的方法研究6个番茄TocGTPase基因在番茄子叶、花芽、开放当天的花、幼叶、绿果、红果、根等组织中的表达，结果表明：slToc34-1和slToc34-2在非光合组织(绿果、红果、根)中表达量高；slToc159-1和slToc159-4在光合组织(幼叶、花芽、开放当天的花、绿果)中表达量高，slToc159-2在光合组织和非光合组织中表达量没有明显区别，slToc159-3仅在根、绿果、花芽中表达。4.不同NaCl盐分浓度胁迫下，PGPRP.UW4细菌对5个番茄TocGTPase基因不同时期表达量及对番茄植株长势的影响，结果表明：盐分胁迫下，接种UW4植株的5个TocGTPase基因表现上调，并且得出P.putidaUW4促进番茄生长的关键时期是盐分胁迫后的第六周；接种P.putidaUW4的植株与对照相比，植株的株高、鲜重、干重和叶绿素含量明显提高。
【作者】闫见敏；
【导师】梁燕；
【作者基本信息】西北农林科技大学，蔬菜学，2014，博士
【关键词】番茄；Toc159和Toc34基因克隆；基因表达；蛋白质导入器；植物生长促生菌；盐分胁迫；

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