2个玉米光敏色素C基因的转录丰度对多种光质处理的响应

[目的]通过NCBI数据库获得2个玉米PHYC及相关数据,并进行相关生物信息学分析.利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析2个玉米PHYC在玉米各器官的转录丰度,以及其转录丰度对多种光质处理、黑暗到各种光质转换和光周期处理(长日照和短日照)的响应,为研究玉米PHYC在玉米幼苗去黄化与开花期的调控机制奠定基础.[方法]采用玉米B73自交系为研究材料,通过RT-PCR分别对ZmPHYC1和ZmPHYC2的全长ORF序列进行克隆;借助相关软件对其进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析这两个基因在玉米各器官中的转录丰度,及其转录丰度对各种光照处理的响应.[结果] ZmPHYC1和ZmPHYC2的全长ORF均为3 408 bp,编码1 1 35个氨基酸基序,分子量分别为126.14和126.07 kD.生物信息学分析表明,玉米phyC蛋白可以分为6个功能区段:节奏周期蛋白—Ah核转运接受蛋白—专—蛋白区段(Per-Arnt-Sim,PAS)、cGMP受激磷酸二酯酶区段(GAF)、色素区段(PHY)和PAS相关区段(PRD,包含2个PAS区段)、组氨酸激酶A区段和组氨酸激酶ATP酶区段,但是ZmphyC2在PRD区段仅有一个PAS区段.氨基酸水平的系统发育树分析表明,ZmphyC1和ZmphyC2与禾本科物种phyC有很高的一致性,且与甘蔗和高粱phyC的亲缘关系较近.qRT-PCR分析表明,ZmPHYC1和ZmPHYC2的表达在根和叶中的转录丰度均较高,同时对持续蓝光和白光响应强烈;在黑暗到各种光质转换处理中,这两个PHYC的表达模式相似.在黑暗转到远红光、红光、蓝光和白光的0.5h,ZmPHYC1和ZmPHYC2的转录表达均急剧上升,随后迅速下降到自身起始黑暗时的水平以下,并上下波动.这两个基因对长日照和短日照的光周期处理也能积极响应,在长日照条件下,2个ZmPHYC出现了极其相似的表达模式,均在光照和黑暗阶段各出现1个峰值;在短日照条件下,这两个基因的表达模式差异较大,ZmPHYC1的峰值出现在进入黑暗后6h,而ZmPHYC2的峰值出现在进入光照阶段2h.[结论]玉米phyC蛋白可以分成6个功能区段,但是ZmphyC2在PRD区段仅具有一个PAS相关区段.2个玉米PHYC转录丰度具有组织特异性.在各种光质处理中,ZmPHYC1和ZmPHYC2的表达模式相近,可能二者存在功能冗余,在转录水平上前者的丰度高于后者,推测ZmPHYC1在玉米中起更重要的作用,并且可能二者在功能上存在分工.ZmPHYC1和ZmPHYC2对各种光质和光周期处理均有较强的响应,推测二者在调控玉米光形态建成和开花中具有重要作用.