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杨树UGT198基因的生物信息学分析、基因克隆及功能初探

2023-11-24分类号:S792.11

【作者】杨改霞   王春雨   龙连香   王世杰   顾丽姣
【部门】河北农业大学林学院/河北省林木种质资源与森林保护重点实验室  
【摘要】【目的】研究UGT198基因是否参与调控烟草抗虫性,为未来研究其参与调控杨树抗虫性奠定基础。【方法】前期通过分析公共转录组数据发现PtrUGT198在杨树响应虫害的转录组中高调表达,对其进行生物信息学及进化分析。以107杨为材料,克隆UGT198基因,构建过量表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草获得过量表达转基因株系。进行棉铃虫饲虫试验初步验证UGT198基因是否参与调控抗虫性,分析UGT198基因在调控抗虫性中发挥的功能。【结果】PtrUGT198基因完整的ORF区为1440 bp,编码479个氨基酸,理论分子量为53.14 kDa,等电点为5.92,编码不稳定疏水性蛋白。PtrUGT198蛋白的二级结构α-螺旋占有41.75%、β-折叠占有14.61%、β-转角占有7.10%,无规卷曲所占比例为36.53%。PtrUGT198不存在跨膜区,预测其不属于膜蛋白,为非分泌性蛋白,该蛋白的磷酸化修饰以丝氨酸为主。同源序列对比结果显示PtrUGT198蛋白的C末端存在高度保守的植物次生产物糖基转移酶(Plant secondary product glycosyltransferase, PSPG)基序。系统进化树分析发现,PtrUGT198蛋白与同属植物毛白杨、银白杨和胡杨亲缘关系最近,其次和模式植物烟草有较近的亲缘关系。成功克隆杨树UGT198基因,构建pNC-UGT198基因过量表达载体,并转化烟草获得过量表达转基因株系,进行饲虫实验,得出高表达量烟草相对抗虫。【结论】首次成功克隆了UGT198 基因,并初步解析其调控抗虫性的功能,为深入了解UGT198调控杨树抗虫机理提供参考价值。
【关键词】杨树  UGT198  生物信息学  基因克隆  过表达转基因株系
【基金】农业生物育种重大项目(2022ZD0401502);; 河北省省属高等学校基本科研业务费研究项目(KY2021034);; 河北农业大学引进人才科研专项(YJ2021011)
【所属期刊栏目】西南农业学报
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