甘蔗亲免素基因ScFKBP12-1的克隆及表达特性分析

FKBP (FK506 binding proteins)是一类能与免疫抑制剂他克莫司(tacrolimus, FK506)和雷帕霉素(rapamycin, RAPA)特异结合的受体蛋白，以基因家族的形式存在于植物中并参与多种生物进程，是植物亲免素蛋白的成员。本研究通过甘蔗(Saccharum spp. complex)茎 cDNA 文库测序获得一条亲免素全长基因ScFKBP12-1 (登录号: MN242814)。ScFKBP12-1 cDNA 序列全长 696 bp，开放读码框长 339 bp，共编码 112 个氨基酸。生物信息学分析显示，ScFKBP12-1 推导蛋白含有一个 FKBP 类型的肽脯氨酰顺反异构酶催化结构域，是定位于细胞质的稳定亲水性蛋白，分子量为 12.20 kD。组织特异性表达分析表明，ScFKBP12-1 基因在甘蔗根中的相对表达量显著高于其在叶、蔗茎髓部、蔗茎表皮和腋芽中的表达水平。定量 PCR 结果显示，甘蔗小苗中 ScFKBP12-1 对 RAPA (5 μmol/L)的处理不敏感，提示了ScFKBP12失去与RAPA绑定的能力。定量 PCR 结果进一步显示，ScFKBP12-1 的表达水平受PEG (25%)和MeJA (100μmol/L)的诱导显著上调，在处理前期就分别上调为对照的 2.75 和 3.11 倍，并在处理周期内分别维持在高于对照 1.87和2.00 倍的水平。此外，该基因的表达还受到低温 4℃，NaCl (250 mmol/L)和 SA (5 mmol/L)处理的诱导，分别在处理24 h、48 h和 3 h 时上调表达。以上结果提示了 ScFKBP12-1 参与了甘蔗对外源激素(MeJA和 SA)、低温、高盐和PEG模拟干旱胁迫等逆境的应答过程，其功能可能与甘蔗响应渗透胁迫密切相关，并受 MeJA 信号的正向调控。