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草莓psy、pds和zds基因融合植物表达载体的构建

来源:华佗健康网
福建农林大学学报(自然科学版) Journal of Fujian Agriculture and Forestry University(Natural Science Edition) 第42卷第4期 2013年7月 草莓psy、pds和zds基因融合植物表达载体的构建 朱海生 ,陈敏氡 ,温庆放 (1.福建省农业科学院作物研究所;2.福建省农业科学院蔬菜研究中心,福建福州350013;3.福建省 蔬菜工程技术研究中心,福建福州350013;4.福建农林大学园艺学院,福建福州350002) 摘要:根据草莓psy.pals和础基因序列,设计含有酶切位点的特异引物,以草莓总RNA为模板,通过RT.PCR法分别克隆  ̄y,pds和础基因.以植物表达载体pBI121为基础,利用口蹄疫病毒2A序列将psy,pds和 基因融合在同一个开放阅读 框下,构建成三价融合植物双元表达载体pBI2A2Apsy-pds-zds.同时构建了psy和础基因二价融合植物表达载体 pBI2A2Apsy-zds.经PCR、限制性内切酶酶切和测序鉴定后,成功将2个重组表达质粒pBI2A2Apsy-pds-zds和pBI2A2Apsy-zds 导人农杆菌EHA105中. 关键词:草莓;psy;p凼;ads;表达载体 中图分类号:¥668.4 文献标识码:A 文章编号:1671-5470(2013)04-0391-07 Construction of plant binary expression vector of psy,pds and zds genes from strawberry ZHU Hai—sheng ・ ,CHEN Min—dong ,WEN Qing—fang ・ ,。 (1.Crops Research Institute,Fujian Academy of Agricultural Sciences;2.Vegetable Research Center,Fujian Academy of Agricultural ciSences,Fuzhou,Fujian 350013,China;3.Fujian Engineering Research Center for Vegetables,Fuzhou,Fujian 350013,China;4.Coifege of Horticulture,Fujian A culture and Forestry Universiy,Fuzhotu,Fujian 350002,CHna) Abstract:Speciic prifmers containing diferent enzyme sites were designed on the basis ofpsy, berry.Wih the templatte oftotal RNA,psy, and zds genes sequence of straw- and zds genes were ampliifd by RT—PCR.Baesed on the vector of pBI121,the tri- valent plant express vector pBI2A2Apsy-pds—zds continaigpsny, nd azds genes nd ed ain a single open eadirng frame(ORr) by foot and mouth disease virus(FMDV)Was constructd.Ien addition,the ivaldent expression vector pBI2A2Apsy-zds contaiing npsy and zds genes Was also constructed.Vectors of pBI2A2Apsy-pds-zds and pBI2A2Apsy-zds were checked by PCR.restriction朗・ zyme8 analysis nd asequencing,and transformed into Agrobactr/um tumefaciens EHA 105. Key words:strawberry;psy; ;zds;expression vector 生物体内的代谢途径常常涉及多步反应,需要2个或多个酶共同催化.多基因组装与转化技术的诞生 使多个目的基因被导人植物基因组中,并可以在植物中表达¨工].其策略之一是构建多基因融合植物表达 载体,把多个功能基因直接首尾相连或利用一些序列连接各个基因,使多个基因置于同一调控系统中,通 过一次转化将多个基因转入植物基因组,从而获得多价基因协同表达的转基因植物 . 在构建多基因融合表达载体时,需要在不同的基因之间加入连接肽,以避免不同蛋白之间产生空间位 阻,抑制其它蛋白的折叠或活性.口蹄疫病毒FMDV(foot.and—mouth disease v/rus)2A序列是目前比较常用 的连接肽,由2A连接的多基因,不需要任何蛋白酶的参与,便可在第l9个氨基酸(G)和第20个氨基酸 (P)之间发生剪切,从而将多聚蛋白“切割”成不同的功能蛋白 】.通过2A序列融合多基因在一个开放 阅读框下,可在共表达时发挥其各自基因的功能作用,目前已经广泛应用于各类生物研究 . 草莓(Fragaria ananassa Duch)是一种经济价值较高的保健水果,属果中之上品,素有“水果皇后”之 称.草莓中含有较丰富的类胡萝卜素¨ .八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)、八氢番茄红素去 饱和酶(phytoene desaturase,PDS)和‘一胡萝卜素脱氢酶(-carotene desaturase,ZDS)是类胡萝卜素生物合 成过程的关键酶¨引.本研究成功克隆了草莓果实类胡萝卜素生物合成途径重要基因psy、p 和 收稿日期:2012—09—06 修回日期:2012—11一l2 基金项目:国家自然科学基金项目(31101534);福建省自然科学基金项目(2010J0111);福建省农业科学院科技创新团队重点科研项目 (CXTD2011-20)资助. 作者简介:朱海生(1978一),男,博士.研究方向:园艺植物分子生物学.Email:Ovrc@163.conr. ・392・ 福建农林大学学报(自然科学版) 第42卷 zds【17,18,19]对植物表达载体pBI121进行含有2个2A序列的多酶切位点改造,构建了嵌合类胡萝卜素生 ,物合成的3个关键酶基因psy、pcfs和z 三价的植物表达载体及嵌合psy和zds基因二价植物表达载体.并 且在已建立的高效稳定的草莓离体再生体系 和遗传转化体系 的基础上转化草莓,为进一步研究草 莓类胡萝卜素生物合成途径中各种代谢酶的调控功能以及类胡萝卜素积累特点和代谢机制奠定分子基础. 1材料与方法 1.1材料 1.1.1植物材料供试植物材料为草莓(Fragaria oM栅s口Duch),品种为“丰香”. 1.1.2菌株和质粒大肠杆菌(Escherichia coli)DH5a、根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)EHA105及 植物表达载体pBI121为本实验室保存.pMD18-T simple载体购于大连宝生物公司. 1.1.3酶与化学试剂BamH I、Xba I、 I、 n I等限制性内切酶,Taq DNA Polymerase,T4DNA连接 酶,dNTPs,DNA MarkerDL2000和A一 T14 I digest购于大连宝生物公司.胶回收试剂盒和质粒提取试剂 盒购于Omega公司,其他生化试剂和常规试剂均为超纯或分析纯. 1.2方法 1.2.1 草莓总RNA的提取与反转录cDNA第一链. 采用百泰克公司通用植物总RNA提取试剂盒方法提取草莓总 RNA.按大连宝生物有限公司的PrimeSeriptTM Ist Strand cDNA Synthesis Kit试剂盒(D6110A)的方法合成 1.2.2 引物设计与2A序列的合成 根据 本实验室克隆的草莓果实类胡萝卜素生物 合成途径重要基因psy、p 、zds(GenBank 登录号分别为Fj784889.1、FJ795342.1、 表1引物序列及PCR扩增基因片段 Table1 Primer sequences and PCR ampliied genefrfagments FJ795343.1)cDNA全长序列,并结合 pBI121载体上的酶切位点分别设计3对 引物(表1),其中psy和p 基因不包括终 止密码子. 分析合成含有口蹄疫病毒2A序列的 多酶切位点序列,命名为pMD18-2A2A,序列为:,I1'A TCT AGA GGC GCC CCG CGG GGA TCC 垒 TrG AAT TI-I'GAC CTT CTT AAG CTT GCG GGA GAC GTC GAG TCC AAC CCT GGG CCC GTC GAC CGA TCG CTC GAG CAG CTG TIIG AAT Trr CAC CTT CTT AAG CTT GCG GGA GAC GTC GAG TCC AAC CCT GGG CCC TGT ACA CGG CCG GGrT ACC GAG CTC G(Xba I+Hae II+SacⅡ+BamH I+2A+Sal I+Pvu I+Xho I+2A+Bspl407 I+Xma11I(Eco52 I)+ n I+Sac I,下划线部分为2A序列). 1.2.3 目的片段的克隆根据设计的引物,克隆草莓psy、p 和zds的ORF,PCR产物用凝胶回收试剂盒 回收,与pMD18一T simple载体连接.挑取白色菌落,用质粒提取试剂盒抽提质粒,经PCR和双酶切鉴定,送 Invitrogen公司测序.重组质粒分别命名为pMD18-psy、pMD18-pds和pMD18-zds. 1.2.4植物表达载体pBI121改造对pBI121进行含有2A序列的多克隆位点改造,将pMD18-2A2A和 pBI121分别进行Xba I和Sac I双酶切,酶切结束后进行目的片段的回收和连接,转化大肠杆菌DH5a感 受态细胞,随机筛选白色菌落,然后进行摇菌培养,提取质粒后进行酶切鉴定,命名为pBI2A2A. 1.2.5 psy和zds二价融合表达载体的构建质粒pMD18-psy经限制性内切酶Xba I和BamH I消化后, 从胶中回收片段约1200 bp,与经Xba I和BamH I消化的质粒载体pBL2A2A回收的大片段经T4DNA连 接酶连接,对重组质粒进行酶切鉴定,命名为pBI2A2Apsy. 质粒pMD18-zds经限制性内切酶Bspl407 I和rpn I消化后,从胶中回收片段约1700 bp,与经 Bspl407 I和Kpn I消化的质粒载体pBI2A2Apsy回收的载体大片段经T4DNA连接酶连接,对重组质粒进 行PCR、酶切和测序鉴定,构建成psy和施 二价表达载体pBI2A2Apsy-zds. 1.2.6 psy、pds和zds三价融合表达载体的构建质粒pMD18-pds经限制性内切酶Sal I和Xho I消化后, 第4期 朱海生等:草莓psy,l ̄s和础基因融合植物表达载体的构建 ・397・ =I [4]WANG S H,YAO Q H,TAO J M,et 1a.Co-ordinate expression ofglyeine betaine synthesis genes linked by hte FMDV 2A re. gion in a sinsle open erading frame in P/ch/apastoris[J].Appl Mien)bid Bioteehnol,2007,77(4):891—899. 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