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十字花科植物HSP22基因同源序列的克隆与进化分析

花匠小妙招
2024-09-13 13:37

全文：园艺学报 2011，38（增刊）：2531 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com

收稿日期：2011–08–17
基金项目：国家高技术研究发展计划（863）项目（2008AA02Z103）；浙江省农科院科技创新项目
* 通信作者（E-mail：zxmlly@hotmail.com；Tel：0571-86404376）
十字花科植物 HSP22 基因同源序列的克隆与进
化分析
程影 1,2，黄锐芝 3，钟新民 2,*，吴学龙 3，王五宏 2，刘智宏 3，李必元 2
（1 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室，南京 210095；2 浙江省农业科学院蔬菜研究所，杭州 310021；
3浙江省农业科学院病毒学与生物技术研究所，浙江省植物代谢基因工程试验基地，杭州 310021）
采用 PCR 克隆技术，根据已报道的拟南芥的 AtHSP22.0 基因全长及其它物种同源序列设计特异
引物，在十字花科植物大白菜、青菜、甘蓝型油菜 CY、花椰菜、荠菜、芥菜、萝卜、芥菜型油菜
川黄中克隆得到耐热相关基因AtHSP22.0的同源序列。测序得到的各物种的HSP22基因核苷酸序列，
同 GenBank 中搜索获得拟南芥序列和亲缘关系较远的单子叶植物玉米的 HSP22 基因序列进行多序
列联配。对得到的比对结果用 MEGA4.0 软件构建 NJ 系统树。相应氨基酸结构域及特性用 ExPasy

在线分析。二级结构用 Bioinformatics & Biological computing 在线分析。三维模型通过 SWISS-
MODEL 完成。用 MOLMOL 对蛋白质的三级结构中多肽段定位，并绘制三级结构图。
（1）在十字花科多个物种中克隆得到耐热相关基因 AtHSP22.0 的同源序列，上传 NCBI 获得登
录号。序列比对分析表明，这些同源序列的相似性达 89.3%以上，所推导的氨基酸序列相似性达 92.1%
以上。在核苷酸水平，除拟南芥 AtHSP22 与其他各种属间核苷酸相似性在 90%以下外，其他物种在
属内属间相似性均在 90%以上，表现出极高的相似性。在核苷酸序列上，萝卜的第 54 位为碱基 A，
拟南芥为碱基 G，但编码的氨基酸都为亮氨酸。虽然两者在核苷酸水平上存在差异，但并未导致编
码的氨基酸差异。
（2）利用克隆的 HSP 基因的核苷酸及氨基酸序列和其他具有代表性的物种的 HSP22 基因及氨
基酸序列构建系统进化树。核苷酸系统进化树结果显示大白菜（BcHSP22.1）和青菜（BcHSP22.2）
先与甘蓝型油菜（BnHSP22.2）聚为一类，后又与荠菜（CbHSP22）聚为一类；芥菜型油菜（BjHSP22.3）
与芥菜聚在一起；花椰菜（BoHSP22.2）、甘蓝型油菜（BnHSP22.1）聚为一类；而与萝卜属（RsHSP22）
和拟南芥属（AtHSP22）亲缘关系相对较远；与单子叶植物纲的玉米（ZmHSP22）亲缘关系最远。
从 HSP22 基因来看，荠属植物荠菜其与芸薹属植物具有较近的亲缘关系，由此可知 HSP22 基因在
两物种分化早期就以形成。甘蓝型油菜（BnHSP22.1）与大白菜（BcHSP22.1）和花椰菜（BoHSP22.2）
分别聚为一类，其中花椰菜为甘蓝的变种。这与甘蓝型油菜来自于白菜型油菜与甘蓝的杂交种这一
亲缘关系相符。而氨基酸系统进化树中，荠菜首先与大白菜聚为一类，然后才与青菜、甘蓝型油菜
聚在一起。
（3）由氨基酸序列预测的高级结构存在明显差异，且无规则卷曲最多，α–螺旋均在 30%以上，
因而属于 α 结构蛋白。这种高级结构的不同很可能导致功能上的差异。
关键词： HSP22 基因；十字花科植物；克隆；进化分析
中图分类号：S 63 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）S-2531-01