玉米GST31基因的克隆与表达分析

• Published in: 作物学报 Vol. 49; no. 10; pp. 2717 - 2726
• Main Authors: 孙兰兰, 麻荣慧, 薛飞, 杨慕菡, 徐洪乐, 苏旺苍, 鲁传涛, 吴仁海
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河南省农业科学院植物保护研究所/河南省农作物病虫害防治重点实验室,河南郑州 450002 12.10.2023
• Subjects: ZmGST31; 玉米; the relative expression pattern; 生物信息学分析; bioinformatics analysis; 表达模式; Zea mays L
• ISSN: 0496-3490
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.23080

为探究 ZmGST31 基因的序列特征及除草剂与安全剂对基因表达模式的影响,本研究以玉米品种"郑单 958"为试验材料,利用反转录 PCR(RT-PCR)技术克隆该基因,分析其核苷酸和编码蛋白序列特性,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术研究其在玉米根茎叶以及除草剂烟嘧磺隆(nicosulfuron,NS)和安全剂双苯噁唑酸(isoxadifen-ethyl,IE)单施和共施 24 h、48 h 的表达情况.结果显示:ZmGST31 编码序列(CDS)长为 765 bp,可编码一个分子式为C1276H2021N331O353S4,氨基酸大小为 254 个氨基酸,分子量为 27.78 kD,等电点为 6.60 的稳定疏水性蛋白.该蛋白主要定位于细胞质,且无信号肽和跨膜结构,含有保守的 GST_C_Tau 结构域和 GST_N_Tau 结构域,属于 Tau 亚家族,与扫帚黍(Dichanthelium oligosanthes)GSTU17 蛋白具有较高的相似性.蛋白互作预测结果显示,ZmGST31 与 10 个蛋白存在互作,其中包括 2 个谷胱甘肽合成酶(glutathione synthetase)和 5 个谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxi-dase).ZmGST31 启动子区含有大量的光响应和多种激素响应相关元件.qRT-PCR结果显示ZmGST31 在玉米苗期不同部位中均有表达,其中根中表达量最高,其次是叶片,茎最低.除草剂烟嘧磺隆和安全剂双苯 噁唑酸处理均能诱导ZmGST31 基因在玉米的地上部分中表达,其诱导作用在处理 24 h时最强.本研究表明,ZmGST31 的表达受除草剂烟嘧磺隆与安全剂双苯噁唑酸调控,可能在玉米除草剂毒性降解或安全剂介导的除草剂毒性降解中发挥重要作用.