蕎麥脫落酸不敏感基因序列分析

汪 燕，劉 瑤，梁成剛，*，陳晴晴，石桃雄，陳其皎，孟子燁，陳慶富

(1.貴州師范大學(xué) 蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心，貴州 貴陽550001； 2.陜西米倉山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，陜西 漢中 723500)

蕎麥脫落酸不敏感基因序列分析

汪 燕1，劉 瑤2，梁成剛1，*，陳晴晴1，石桃雄1，陳其皎1，孟子燁1，陳慶富1

(1.貴州師范大學(xué) 蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心，貴州 貴陽550001； 2.陜西米倉山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，陜西 漢中 723500)

脫落酸不敏感基因(ABA-insensitive， ABI)是調(diào)控植物逆境脅迫應(yīng)答、種子脫落和休眠等的一類轉(zhuǎn)錄因子。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，普通蕎麥ABI(CL38501)基因cDNA全長(zhǎng)為963 bp，編碼320個(gè)氨基酸，含有典型的bZIP結(jié)構(gòu)域和ABI5家族保守區(qū)Ⅱ，推測(cè)該基因可能編碼ABI5家族蛋白。與野生種質(zhì)相比，花蕾期和開花期栽培品種ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中絕大多數(shù)基因表達(dá)量上調(diào)，其中，ABI基因表達(dá)量分別上調(diào)4.42和3.66倍。對(duì)9個(gè)栽培品種和5份野生種質(zhì)的ABI基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增，發(fā)現(xiàn)14份材料的405個(gè)位點(diǎn)中多態(tài)位點(diǎn)為30個(gè)，9個(gè)栽培品種間僅含1個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，5個(gè)野生種質(zhì)間含有7個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，說明普通蕎麥ABI基因序列高度保守。栽培品種與野生種質(zhì)ABI序列存在11個(gè)共同氨基酸差異位點(diǎn)，蛋白構(gòu)象預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)第32位點(diǎn)和第60位點(diǎn)氨基酸發(fā)生置換導(dǎo)致蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，表明其可能與栽培馴化過程中蕎麥喪失休眠與落粒特性相關(guān)。

普通蕎麥；脫落酸不敏感基因；序列分析；蛋白結(jié)構(gòu)

蕎麥(Fagopyrum)起源于中國西南地區(qū)，包含普通蕎麥(F.esculentum)和韃靼蕎麥(F.tatricum)兩個(gè)主要的栽培種[1-2]。蕎麥的營養(yǎng)成分豐富、賴氨酸含量高、且富含黃酮類化合物，特別是蘆丁，具有降血糖、降血脂和降血壓等療效[1-4]。早在1946年，Couch等就提出將蕎麥作為蘆丁提取的主要來源作物[5]。普通蕎麥(common buckwheat)，又名甜蕎，是我國重要的小宗作物。在歷史上，蕎麥一直被用作救災(zāi)糧食作物，具有生育期短、耐逆性強(qiáng)等特性，尤其是在抗寒、抗旱、抗病和耐貧瘠等方面表現(xiàn)較好[1-3]。野甜蕎(F.esculentumssp.ancestralis)與甜蕎相似，且能與甜蕎雜交結(jié)實(shí)，因此被認(rèn)為是甜蕎的祖先[1-2]。不過，野甜蕎具有強(qiáng)烈的種子休眠特性，而且種子成熟過程中果實(shí)易脫落，這是利用野甜蕎與栽培甜蕎進(jìn)行雜交育種所必須克服的兩個(gè)表型特征[1，3]。

脫落酸是植物生長(zhǎng)過程中的重要信號(hào)分子，對(duì)種子休眠與果實(shí)脫落具有重要調(diào)控作用[6-9]。植物脫落酸不敏感(abscisic acid insensitive，ABI)家族蛋白是調(diào)控ABA信號(hào)途徑的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[10-11]。通過對(duì)擬南芥等模式植物的研究發(fā)現(xiàn)，ABI1、ABI2屬于PP2C(protein phosphatase 2C)家族成員，abi1和abi2突變體都表現(xiàn)出對(duì)ABA高度敏感，證實(shí)ABI1、ABI2蛋白在ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中起負(fù)調(diào)控作用[12-13]。ABI3、ABI4和ABI5則屬于bZIPs(basic leucine zippers)家族成員，ABI3蛋白參與調(diào)控儲(chǔ)藏物質(zhì)的積累、種子干燥性以及誘導(dǎo)種子休眠；ABI4通過誘導(dǎo)ABA途徑相關(guān)基因表達(dá)，參與調(diào)控植物的生長(zhǎng)和發(fā)育；ABI5則是ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵保守靶位點(diǎn)，調(diào)控ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和逆境脅迫反應(yīng)，同時(shí)，ABI3還可與ABI5相互作用，激活A(yù)BA響應(yīng)元件(ABRE/RY)介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄過程[14-16]。目前，尚無有關(guān)蕎麥ABI基因的相關(guān)研究報(bào)道。因此，本試驗(yàn)通過對(duì)轉(zhuǎn)錄組基因測(cè)序所得的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行篩選，獲得蕎麥ABI的Unigene序列，設(shè)計(jì)特異性引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增、測(cè)序，分析普通蕎麥栽培品種與野生種質(zhì)間基因序列的差異，以期為蕎麥ABI基因功能研究與蕎麥種子休眠、落粒以及起源與進(jìn)化等相關(guān)研究提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用9個(gè)普通蕎麥栽培品種與5個(gè)具有休眠性和落粒性的野生種質(zhì)(貴州師范大學(xué)蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心提供)為材料(表1)。苗期對(duì)植株進(jìn)行取樣，用液氮迅速冷卻后儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱，供樣品DNA的提取。花蕾期和開花期對(duì)植株花梗進(jìn)行取樣，用液氮迅速冷卻后儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱，供樣品RNA的提取。

1.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

使用多糖多酚植物總RNA提取試劑盒(北京百泰克生物技術(shù)有限公司)對(duì)花蕾期和開花期植株樣品進(jìn)行RNA提取。將質(zhì)量檢查合格的RNA樣品送由百邁客生物科技有限公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。RNA提取操作步驟、轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序與組裝參考石桃雄等[17]的方法。

1.3 PCR擴(kuò)增與測(cè)序

對(duì)轉(zhuǎn)錄組基因測(cè)序所得到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行Unigene篩選，獲得蕎麥ABI的Unigene序列片段。利用軟件Primer5.0設(shè)計(jì)蕎麥ABIUnigene的正向特異性引物5’-TGTGGGGAAACCATTGAGTAG-3’和反向特異性引物5’-CATGTTTTGCTGTGGATGATG-3’。改良CTAB法提取樣品的DNA，操作步驟參考梁成剛等[18]方法。PCR反應(yīng)體系體積為60 μL (包含30.0 μL 2×TaqPCR Master Mix、9.0 μL 40 ng·μL-1DNA模板、6.0 μL 5 μmol·L-1引物和9.0 μL ddH2O)。PCR擴(kuò)增反應(yīng)設(shè)置： 94 ℃預(yù)變性10 min；94 ℃變性60 s，55.6 ℃退火45 s，72 ℃延伸1 min，循環(huán)35次；72 ℃延伸10 min。PCR擴(kuò)增結(jié)束后，將產(chǎn)物置于瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后送由生工生物工程(上海)有限公司測(cè)序。

表1 試驗(yàn)材料

Table 1 The materials used in this study

代碼Code材料Materials休眠性Dormancy落粒性Shattering收集地OriginC1榆林甜蕎Yulincommonbuckwheat弱Weak弱Weak陜西ShaanxiC2赤甜1號(hào)Chitian1弱Weak弱Weak內(nèi)蒙古InnerMongoliaC3寧蕎1號(hào)Ningqiao1弱Weak弱Weak寧夏NingxiaC4信農(nóng)1號(hào)Xinnong1弱Weak弱Weak寧夏NingxiaC5定甜2號(hào)Dingtian2弱Weak弱Weak甘肅GansuC6平蕎2號(hào)Pingqiao2弱Weak弱Weak甘肅GansuC7威甜1號(hào)Weitian1弱Weak弱Weak貴州GuizhouC8綜甜1號(hào)Zongtian1弱Weak弱Weak貴州GuizhouC9自花甜蕎Zihuatianqiao弱Weak弱Weak貴州GuizhouWT1野甜蕎1Yetianqiao1強(qiáng)Strong強(qiáng)Strong西藏TibetWT2野甜蕎2Yetianqiao2強(qiáng)Strong強(qiáng)Strong云南YunnanWT3野甜蕎3Yetianqiao3強(qiáng)Strong強(qiáng)Strong云南YunnanWT4野甜蕎4Yetianqiao4強(qiáng)Strong強(qiáng)Strong四川SichuanWT5野甜蕎5Yetianqiao5強(qiáng)Strong強(qiáng)Strong—

“—”代表采集地不詳。

— represents the origin is unknown.

1.4 序列分析與進(jìn)化樹的構(gòu)建

使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/)的Nucleotide BLAST功能進(jìn)行序列的在線比對(duì)。將序列對(duì)齊分值大于100，序列同一性大于65%的基因序列定義為高度同源。使用DNAsp5軟件進(jìn)行序列差異分析，使用MEGA5.05軟件進(jìn)行ClustalW序列比對(duì)分析和聚類分析，使用網(wǎng)頁(https://swissmodel.expasy.org/interactive)的Swiss-model功能進(jìn)行蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蕎麥ABI基因序列

對(duì)蕎麥轉(zhuǎn)錄組基因測(cè)序構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行Unigene篩選，獲得蕎麥ABI的Unigene序列(CL38501)。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，該基因cDNA序列全長(zhǎng)963 bp，其中堿基A占32.2%、T占23.7%、G占25.4%、C占18.7%，編碼320個(gè)氨基酸。從圖1可知，cDNA編碼的氨基酸具有典型的bZIP結(jié)構(gòu)域。在線BLASTp比對(duì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甜蕎ABI蛋白片段序列與葡萄Vitisvinifera等數(shù)十個(gè)物種、上百個(gè)ABI家族蛋白片段序列相似度高于65%，屬于高度同源。同時(shí)，從圖1還可以發(fā)現(xiàn)，cDNA編碼的氨基酸還具有ABI5家族保守區(qū)Ⅱ(CRⅡ)，因此，推測(cè)該Unigene可能編碼ABI5家族蛋白。

2.2 蕎麥ABI基因序列的PCR擴(kuò)增

提取普通蕎麥9個(gè)栽培品種和5個(gè)野生種質(zhì)植株的DNA，設(shè)計(jì)ABI基因的特征引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增。通過瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，14個(gè)供試材料中PCR擴(kuò)增得到的產(chǎn)物在約400～500 bp處產(chǎn)生特異性條帶；測(cè)序結(jié)果發(fā)現(xiàn)，C1中產(chǎn)生的特異條帶序列片段為442 bp(圖2-A)。在蕎麥轉(zhuǎn)錄組基因測(cè)序(登錄號(hào)：SRS1350375)的數(shù)據(jù)庫中對(duì)C1測(cè)序獲得片段進(jìn)行Nucleotide blast對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該片段部分序列與蕎麥ABI基因cDNA片段部分序列的相似性達(dá)到99.5%(圖2-B)，說明PCR擴(kuò)增產(chǎn)物即為蕎麥ABI基因片段。利用MEGA5.05軟件對(duì)該片段的蛋白序列進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析，從聚類圖可知，蕎麥ABI序列與葡萄Vitisvinifera、蘋果Malusdomestica、梅花Prunusmume、歐洲草莓Fragariavesca、麻風(fēng)樹Jatrophacurcas、胡楊Populuseuphratica等ABI序列差異較小，被聚在一起，親緣關(guān)系較近(圖3)。

單下劃線標(biāo)記氨基酸序列為ABI5家族蛋白保守區(qū)Ⅱ；雙下劃線標(biāo)記氨基酸序列為bZIP結(jié)構(gòu)域Single underline marks for the amino acid sequence of conservative region Ⅱ of ABI5 family; Double underline marks for the amino acid sequence of bZIP domain圖1 蕎麥ABI Unigene的cDNA序列及其編碼的氨基酸序列Fig.1 The cDNA and its coding amino acid sequence of buckwheat ABI Unigene

2.3 普通蕎麥ABI基因序列差異分析

利用MEGA5.05軟件中ClustalW對(duì)14個(gè)供試材料擴(kuò)增得到的ABI基因片段序列進(jìn)行多重比較分析，去掉序列兩端缺失導(dǎo)致排列不整齊的位點(diǎn)，對(duì)其中405個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行多態(tài)性統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在14個(gè)供試材料中該基因序列片段的不變位點(diǎn)為375個(gè)，多態(tài)位點(diǎn)為30個(gè)(包含簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)27個(gè))。其中，在9個(gè)栽培品種間多態(tài)位點(diǎn)僅為1個(gè)，無簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)；5個(gè)野生材料間多態(tài)位點(diǎn)為7個(gè)(包含簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)1個(gè))。

M: Marker圖2 普通蕎麥PCR擴(kuò)增產(chǎn)物(A)及其序列比對(duì)分析(B)Fig.2 The PCR amplification product (A) of common buckwheat DNA and its sequence analysis (B)

圖3 不同植物ABI氨基酸序列的聚類分析Fig.3 Phylogenetic tree of ABI amino acid sequence from different plant species

2.4 普通蕎麥ABI蛋白序列差異分析

利用ClustalW軟件對(duì)14個(gè)供試材料擴(kuò)增得到ABI片段序列開放閱讀框(ORF)編碼的ABI氨基酸序列進(jìn)行比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)9個(gè)普通蕎麥栽培品種的135個(gè)氨基酸位點(diǎn)中僅含1個(gè)差異位點(diǎn)，高度保守；5個(gè)野生種質(zhì)含有4個(gè)差異位點(diǎn)，高度保守；栽培品種與野生種質(zhì)間存在15個(gè)差異氨基酸位點(diǎn)，其中11個(gè)為共同差異位點(diǎn)(表2)。

表2 普通蕎麥栽培品種與野生種質(zhì)間脫落酸不敏感蛋白的共同氨基酸差異位點(diǎn)

Table 2 The differential loci of amino acid sites of ABI between cultivar and wild-type of common buckwheat

材料Materials氨基酸位點(diǎn)Thesitesofaminoacid91617323343446063657797103125135榆林甜蕎YulintianqiaoSGQTAADESNLLEQH赤甜1號(hào)Chitian1SGQTAADESNLLEQH寧蕎1號(hào)Ningqiao1SGQTAADESNLLEQH信農(nóng)1號(hào)Xinnong1SGQTAADESNLLEQQ定甜2號(hào)Dingtian2SGQTAADESNLLEQQ平蕎2號(hào)Pingqiao2SGQTAADESNLLEQQ威甜1號(hào)Weitian1SGQTAADESNLLEQH綜甜1號(hào)Zongtian1SGQTAADESNLLEQH自花甜蕎ZihuatianqiaoSGQTAADESNLLEQQ野甜蕎1Yetianqiao1NNHSGTGQCDFSDQH野甜蕎2Yetianqiao2NNHSGTGQCDLLDQH野甜蕎3Yetianqiao3NNHSGTGQCDLSDQH野甜蕎4Yetianqiao4NNHSGTGQCDFSDQH野甜蕎5Yetianqiao5NNHSGTGQCDLSDHR

利用網(wǎng)頁(https://swissmodel.expasy.org/interactive)的Swiss-model對(duì)擴(kuò)增得到的ABI蛋白片段進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在線預(yù)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，栽培品種和野生種質(zhì)間ORF蛋白結(jié)構(gòu)存在明顯的構(gòu)象差異。由圖4可知，栽培品種和野生種質(zhì)間存在的11個(gè)氨基酸差異位點(diǎn)導(dǎo)致ORF區(qū)域蛋白的1個(gè)片段，β-片層和α-螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(圖4-A、B)。進(jìn)一步對(duì)11個(gè)氨基酸差異位點(diǎn)發(fā)生單位點(diǎn)置換后進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中9個(gè)位點(diǎn)的置換對(duì)蛋白空間結(jié)構(gòu)沒有影響，但ORF第32位點(diǎn)T→S和第60位點(diǎn)E→Q發(fā)生轉(zhuǎn)換導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)域發(fā)生構(gòu)象變化(圖4-A、C、D)。

栽培品種(A)、野生種質(zhì)(B)、栽培品種ABI蛋白第32位點(diǎn)T→S發(fā)生轉(zhuǎn)換(C)和第60位點(diǎn)E→Q發(fā)生轉(zhuǎn)換(D)的結(jié)構(gòu)域；箭頭指向結(jié)構(gòu)與栽培品種ABI蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的區(qū)域The protein conformation of cultivar (A)， wild germplasm (B)， the amino acid transformation at the 32nd (C) and 60th (D) sites of ABI. Arrows point to the changed protein conformation of ABI， as compared with that of cultivar圖4 普通蕎麥ABI蛋白片段結(jié)構(gòu)域分析Fig.4 Analysis of the domain of ABI protein fragment of common buckwheat

2.5 普通蕎麥ABI基因表達(dá)差異分析

對(duì)栽培品種與野生種質(zhì)的轉(zhuǎn)錄組基因測(cè)序結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，花蕾期和開花期栽培品種ABA信號(hào)途徑中PYR/PYL、PP2C、SnRK2和ABF家族絕大多數(shù)基因較野生種質(zhì)表達(dá)量上調(diào)(圖5-A、B)。其中，花蕾期栽培品種ABI(CL38501)基因較野生種質(zhì)表達(dá)量上調(diào)4.42倍，開花期較野生種質(zhì)表達(dá)量上調(diào)3.66倍。

3 討論

植物ABA信號(hào)途徑在調(diào)控逆境脅迫應(yīng)答、種子脫落和休眠等方面具有重要作用[9，19-20]。研究發(fā)現(xiàn)，ABA 能夠與 PYR/PYL受體作用，通過負(fù)調(diào)控作用調(diào)節(jié)蛋白磷酸酶PP2C活性，再調(diào)節(jié)下游SnRK2蛋白激酶活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)ABF蛋白活性[21-22]。ABI屬于ABF類家族蛋白，是調(diào)控ABA信號(hào)途徑的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。ABI家族蛋白中ABI3、ABI4和ABI5屬于bZIP家族成員。本研究發(fā)現(xiàn)，蕎麥ABI的Unigene(CL38501)

圖5 花蕾期(A)和開花期(B)栽培品種與野生種質(zhì)ABA信號(hào)途徑中基因的相對(duì)表達(dá)圖Fig.5 The relative expression map of genes involved in the ABA signal pathway of cultivar and wild-type of common buckwheat in the bud stage (A) and flowering stage (B)

序列cDNA全長(zhǎng)為963 bp，編碼320個(gè)氨基酸，含有典型的bZIP結(jié)構(gòu)域和ABI5家族保守區(qū)Ⅱ(圖1)，因此，推測(cè)該基因可能編碼ABI5家族蛋白。

蘇亮等[23]對(duì)ABI5蛋白序列進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)水稻OsABI5-1和OsABI5-2序列高度保守，被聚在一起，玉米ZmABI5與高粱SbABI5聚在一起，其親緣關(guān)系近。本試驗(yàn)通過PCR擴(kuò)增獲得蕎麥ABI基因片段，序列分析發(fā)現(xiàn)5個(gè)野生種質(zhì)405個(gè)位點(diǎn)中含有7個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，9個(gè)栽培品種僅含1個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，14份材料共含有30個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，說明栽培馴化過程中該基因序列高度保守。聚類分析發(fā)現(xiàn)，蕎麥ABI序列與葡萄、蘋果、梅花、草莓、麻風(fēng)樹、胡楊等ABI5-Like2序列差異較小，被聚在一起，推測(cè)蕎麥ABI基因可能編碼ABI5-Like2蛋白。

普通蕎麥栽培品種是由野甜蕎長(zhǎng)期栽培馴化而來，現(xiàn)已不具備種子休眠與落粒等性狀[1]。對(duì)擬南芥、水稻和小麥等的研究發(fā)現(xiàn)，ABI5對(duì)種子成熟、休眠、萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和逆境應(yīng)答等方面均有重要調(diào)控作用[8，24-25]。Yan等[26]研究發(fā)現(xiàn)，玉米葉片ZmABI5在鹽、水楊酸、脫落酸、高溫和低溫處理下表達(dá)量上調(diào)，在干旱和傷害處理下表達(dá)量下調(diào)；但玉米根ZmABI5在干旱、傷害、高溫和低溫處理下表達(dá)量上調(diào)，在鹽、水楊酸和脫落酸處理下表達(dá)量下調(diào)，說明ABI5調(diào)控ABA信號(hào)途徑的機(jī)制較為復(fù)雜。蘇亮等[23]利用cDNA-SRAP轉(zhuǎn)錄組分析證實(shí)ZmABI5基因與玉米磷脅迫反應(yīng)有關(guān)。花蕾期和開花期對(duì)普通蕎麥栽培品種與野生種質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，栽培品種ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中PYR/PYL、PP2C、SnRK2和ABF基因家族絕大多數(shù)基因表達(dá)量均上調(diào)。其中，ABI(CL38501)基因表達(dá)量較野生種質(zhì)植株分別上調(diào)4.42和3.66倍。對(duì)蕎麥ABI蛋白片段進(jìn)行序列分析發(fā)現(xiàn)，14個(gè)材料間存在15個(gè)差異氨基酸位點(diǎn)，而栽培品種和野生種質(zhì)間存在11個(gè)共同差異氨基酸位點(diǎn)(表2)，栽培馴化對(duì)這11個(gè)差異氨基酸位點(diǎn)的選擇具有高度一致性。蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，栽培品種和野生種質(zhì)間蛋白構(gòu)象存在明顯差異。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，構(gòu)象差異是由第32位點(diǎn)T→S和第60位點(diǎn)E→Q發(fā)生轉(zhuǎn)換導(dǎo)致(圖4-A、C、D)的，表明其可能與栽培馴化過程中甜蕎喪失休眠與落粒特性相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步研究蕎麥ABI基因功能以及栽培進(jìn)化提供了理論基礎(chǔ)。

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(責(zé)任編輯 張 韻)

Sequence analysis of ABA-insensitive gene of common buckwheat，F(xiàn)agopyrumesculentum

WANG Yan1， LIU Yao2， LIANG Chenggang1，*， CHEN Qingqing1， SHI Taoxiong1， CHEN Qijiao1， MENG Ziye1， CHEN Qingfu1

(1.ResearchCenterofBuckwheatIndustryTechnology，GuizhouNormalUniversity，Guiyang550001，China; 2.ShaanxiMicangshanNationalNatureReserve，Hanzhong723500，China)

ABA-insensitive (ABI) is a kind of transcription factors that regulates plant stress response， seed shattering and dormancy. Bioinformatic analysis indicated that the cDNA sequence of common buckwheatABI(CL38501) gene contained 963 bp， coded 320 amino acids including the bZIP domain and the conserved domain Ⅱ of ABI5， suggesting that it might encode the ABI5 family protein. The major genes involve in ABA signal transduction pathway were up-regulated in cultivar includingABIthat was up-regulated by 4.42-fold and 3.66-fold at bud stage and flowering stage， respectively， as compared with the wild germplasm of common buckwheat. A total of 405 sites inABIgene including 30 polymorphic sites were identified among 9 cultivars and 5 wild germplasms of common buckwheat. Only 1 polymorphic site was identified among 9 cultivars， whereas 7 polymorphic sites were identified in 5 wild germplasms. These results indicated that theABIsequence of common buckwheat was highly conserved. A total of 11 consistent polymorphic amino acid sites were identified among cultivar and wild germplasm. The change of protein conformation was found between cultivar and wild germplasm of common buckwheat induced by the amino acid transformation at the 32nd and 60th sites of ABI， implying that it might be associated with the loss of seed shattering and dormancy during the long domestication process.

common buckwheat; ABA-insensitive gene; sequence analysis; protein structure

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.02.02

2016-07-29

貴州省科技廳合作計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合LH字[2015]7770號(hào))；貴州師范大學(xué)資助博士科研項(xiàng)目(0516029)；貴州省“三區(qū)”人才工作專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(0515075)；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31471562)；國家燕麥?zhǔn)w麥現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金(CARS-08-A4)；貴州省蕎麥工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目(黔科合農(nóng)G字[2015]4003號(hào))

汪燕(1985—)，女，重慶人，博士，助理研究員，從事作物遺傳育種與分子機(jī)制等相關(guān)研究。E-mail: yanwanguf@163.com

*通信作者，梁成剛，E-mail: jesselcg@163.com

S517；Q941+.2

A

1004-1524(2017)02-0186-07