农业生物技术学报

作者：蔡兆琴, 吴强, 陈慧, 肖冬, 王爱勤, 黄咏梅, 李慧峰, 詹洁, 何龙飞

单位：1广西大学 农学院/植物科学国家级实验教学示范中心,南宁 530004; 2广西农业环境与农产品安全重点实验室,南宁 530004; 3广西农业科学院 玉米研究所,南宁 530007

关键词：甘薯,块根,扩展蛋白,基因克隆,表达分析,

基金：国家自然科学基金(32060419); 广西薯类创新团队首席岗位专家项目(nycytxgxcxtd-11-01)

植物扩展蛋白是一种植物细胞壁蛋白,在植物生长发育过程中发挥重要作用。本课题组前期对甘薯(Ipomoea batatas)块根发育进行了转录组学研究,鉴定到一个扩展蛋白(Ipomoea batatas expansin-A4-like, IbEXPA4)基因在甘薯块根膨大中期显著上调表达。本研究以甘薯品种'桂经薯8号'和'桂紫薯1号'为材料,对扩展蛋白基因IbEXPA4进行克隆和表达分析。结果表明,该基因包含771 bp (GenBank No. MW361490.1)的完整开放阅读框,编码256个氨基酸。生物信息学分析显示,IbEXPA4蛋白的相对分子量为27.53 kD,理论等电点为8.8,不稳定系数为37.96,平均疏水性为-0.117,脂肪系数为65.62,属于稳定亲水蛋白。二级、三级结构预测显示该蛋白主要含有无规则卷曲。对IbEXPA4蛋白的结构进行分析,显示该蛋白在N端具有一段信号肽,不具有跨膜域,含有DPBB_1和 Pollen_allerg_1两个保守结构域。亚细胞定位预测其定位在细胞壁中。进化树分析表明,IbEXPA4基因与三裂叶薯expansin-A4-like基因的同源性最高,为99.22%。荧光定量PCR显示IbEXPA4在'桂经薯8号'和'桂紫薯1号'块根中优先表达,均呈先升高后降低的趋势,均在移栽60 d后的块根中表达量最高,分别为对照(20 d的纤维根)的3.09倍和9.23倍;在茎、叶中表达水平较低。IbEXPA4基因在2个品种块根中的表达量变化比较分析,IbEXPA4基因在'桂紫薯1号'中变化更显著。两个品种的农艺性状分析,发现'桂经薯8号'的块根长显著高于'桂紫薯1号',而'桂紫薯1号'块根直径在60和90 d时显著高于'桂经薯8号'。相关性分析发现IbEXPA4基因在块根中的表达与块根直径、块根长度呈极显著正相关。这些结果说明,IbEXPA4 基因促进块根的纵向生长和横向生长,参与了甘薯块根的生长调节,为阐明甘薯块根膨大的分子机理提供了理论依据。

来源：2021年第10期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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