玉米 ZmCaM1 基因的克隆与表达分析:揭示玉米抗逆性的关键基因

大家好,今天我想和大家分享一篇关于玉米 ZmCaM1 基因的研究文章。

在植物应对环境胁迫的过程中,钙调蛋白(CaM)起着至关重要的作用。本研究基于玉米自交系 B73 的转录组数据,克隆了一个在干旱胁迫后根系高表达水平的 CaM 基因,即 ZmCaM1,并对其进行了深入的生物信息学分析和表达模式研究。

首先,研究人员以玉米自交系 B73 为材料,进行了 RNA 提取和基因克隆。通过 PCR 扩增和测序,确定了 ZmCaM1 基因的 CDS 大小为 450bp,编码 149 个氨基酸。

接着,对 ZmCaM1 蛋白的理化性质进行了分析,发现它是一种不稳定的酸性蛋白质,具有亲水性,不含信号肽和跨膜结构,含有 33 个磷酸化位点。进化树构建和保守基序分析表明,ZmCaM1 蛋白序列具有高度的保守性,与其他物种中已鉴定的钙调素蛋白高度相似。

蛋白结构分析显示,ZmCaM1 蛋白二级结构由多种结构组成,三级结构与水稻、高粱、大麦、拟南芥结构相似度较高。对 ZmCaM1 基因启动子序列的分析发现,其包含多种与激素和非生物胁迫相关的顺式作用元件,提示该基因可能在多种途径中发挥关键作用。

通过 STRING 互作蛋白预测和酵母双杂交实验,证实了 ZmCaM1 与 DNA 修复蛋白 RAD4 存在相互作用。

在原核表达分析中,确定了 GST - ZmCaM1 蛋白的**诱导条件为 32℃和 0.1mmol/L IPTG,并成功纯化了该蛋白。

表达分析显示,ZmCaM1 基因在玉米 VE 期的根和叶中表达水平较高,在干旱胁迫后上调表达,在涝渍胁迫后下调表达,进一步验证了其与玉米生长发育以及非生物胁迫响应之间的联系。

本研究揭示了 ZmCaM1 基因在玉米生长发育和逆境应答中可能发挥着重要作用。通过与 DNA 修复蛋白 RAD4 的互作,以及对干旱和涝渍胁迫的响应,ZmCaM1 基因可能参与了玉米的抗逆过程。

这一研究为深入探究 ZmCaM1 基因的生物学功能奠定了基础,也为改良玉米抗逆品种提供了新的理论依据。

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