Page 23 - 《广西植物》2026年第5期

５ 期 苏晶等: 水稻 ＯｓＮＧＣＤ 基因家族鉴定与非生物胁迫表达谱分析 ７ ５ ５

落酸(ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄꎬＡＢＡ)、细胞分裂素( ｃｙｔｏｋｉｎｉｎꎬ 该家族成员编码蛋白的氨基酸长度存在明显
ＣＴＫ)、 赤 霉 素 ( ｇｉｂｂｅｒｅｌｌｉｃ ａｃｉｄꎬ ＧＡ) 和 生 长 素 差异(４６３ ~ ９７４ ａａ)ꎬ相应分子量范围为 ５２. ４８ ~
(ｉｎｄｏｌｅ￣３￣ａｃｉｄꎬＩＡＡ) 处理 ３０ ｍｉｎ 后的基因芯片数 １０９.２７ ｋＤａꎻ等电点分析表明ꎬ所有成员的理论等
据ꎬ并通过 ＴＢｔｏｏｌｓ 的 ＨｅａｔＭａｐ 工具进行可视化ꎮ 电点(ＰＩ)均呈酸性(５.３１ ~ ６.７９)ꎻ蛋白质稳定性预
１.７ 非生物胁迫处理 测显示ꎬ除 ＯｓＮＧＣＤ２(不稳定系数<４０) 以外ꎬ其余
水稻种子经 １５％ ＮａＣｌＯ 表面消毒后ꎬ于温室 成员均为不稳定蛋白(不稳定系数>４０)(表 ２)ꎮ
亚细胞定位分析揭示该家族成员具有明显的
中萌发(６ ｄ)ꎮ 幼苗移栽至插板ꎬ依次进行:第 １
天(１ ｄ)蒸馏水培养→第 ２ 天(２ ｄ)１ / ２ 强度水稻 区室化分布特征ꎬＯｓＮＧＣＤ１ 和 ＯｓＮＧＣＤ２ 可能定位
￣１ 在过氧化物酶体ꎻＯｓＮＧＣＤ３ 可能定位在叶绿体、细
营 养 液 ( 组 分: ＮＨ ＮＯ １１４. ３ ｍｇ Ｌ ꎬ
４ ３
胞质、线粒体和过氧化物酶体ꎻＯｓＮＧＣＤ４ 可能存在
￣１
ＮａＨ ＰＯ ２Ｈ Ｏ ５０.４ ｍｇＬ ꎬ Ｋ ＳＯ ８９.３ ｍｇ
２ ４ ２ ２ ４
细胞质和过氧化物酶体的双重定位ꎮ 这种差异化
￣１ ￣１
Ｌ ꎬ ＣａＣｌ １１０.８ ｍｇＬ ꎬ ＭｇＳＯ ７Ｈ Ｏ ４０５ ｍｇ
２ ４ ２
的亚细胞定位模式表明ꎬＯｓＮＧＣＤ 家族成员可能在
￣１ ￣１
Ｌ ꎬ Ｎａ ＳｉＯ ９Ｈ Ｏ ５６８ ｍｇＬ 及微量元素) →
２ ３ ２
植物细胞的不同区室中发挥特异性功能ꎮ
后续每日全营养液培养( 每 ２ ｄ 换液)ꎮ 待水稻幼
２.２ ＯｓＮＧＣＤ 蛋白序列分析与结构预测
苗在营养液中长至三叶一心后分别进行盐(０.１５
通过 ＤＮＡＭＡＮ 软件对 ＯｓＮＧＣＤ 家族蛋白进
￣１
ｍｏｌＬ ＮａＣｌ) ( 楚乐乐等ꎬ２０２０)、碱( ＮａＨＣＯ ∶
行多重序列比对ꎬ结果( 图 １) 显示ꎬ４ 个成员间具
３
Ｎａ ＣＯ ＝ １ ∶ １ꎬ０.０２ ｍｏｌＬ ꎬｐＨ ＝ ９.５５) ( 路旭平
￣１
２ ３ 有较 高 的 序 列 相 似 性 ( ｉｄｅｎｔｉｔｙ ＝ ５４. ７９％)ꎬ 所 有
等ꎬ２０２１) 和 ＰＥＧ￣６０００ 模拟干旱 胁 迫 处 理 ( １５％
ＯｓＮＧＣＤ 蛋白均含有典型的 ＤＵＦ６０８ 结构域ꎬ进一
ＰＥＧ￣６０００)(摆小蓉等ꎬ２０２３)ꎬ以正常营养液培养
步验证了这些基因属于该家族ꎮ 值得注意的是ꎬ
为对照ꎮ 分别于处理 １、２、３ ｄ 采集根和叶片样品
在 Ｃ 端区域观察到更高的保守性ꎬ表明该区域可
(液氮速冻ꎬ－８０ ℃ 保存)ꎮ 每个处理含 ３ 个生物
能在蛋白功能中发挥重要作用ꎮ
学重复ꎬ每个重复取 ３ 株混合采样ꎮ ＯｓＮＧＣＤ 蛋 白 二 级 结 构 均 由 α￣螺 旋
１.８ 实时荧光定量 ＰＣＲ(ｑＲＴ￣ＰＣＲ)
(３０.４９％ ~ ４９.２４％)、无规则卷曲( >４０％ꎬ占比最
采用 ＴＲＮｚｏｌ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ 试剂提取总 ＲＮＡꎬ经反
高)和延伸链( <２０％ꎬ占比最低) 组成ꎮ 所有蛋白
转录 试 剂 盒 合 成 ｃＤＮＡꎬ 保 存 于 － ２０ ℃ ꎮ 使 用 均不存在 β￣折叠结构ꎬ这种独特的结构组成模式
Ａｎａｌｙｔｉｋ Ｊｅｎａ ｑＰＣＲ 仪ꎬ 以 ２ × ＣｈａｍＱ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ 可能与蛋白的功能特异性相关(表 ３、图 ２)ꎮ 基于
ＳＹＢＲ ｑＰＣＲ Ｍａｓｔｅｒ Ｍｉｘ 为荧光染料ꎮ 反应体系 ２０ ＳＷＩＳＳ￣ＭＯＤＥＬ 的同源建模结果( 图 ３) 显示ꎬ三级
μＬꎮ 程序:９５ ℃ ３０ ｓ 预变性ꎻ９５ ℃ １０ ｓ→６０ ℃ 结构预测与二级结构分析结果高度一致ꎬ各成员
３０ ｓꎬ４５ 个循环ꎮ ＯｓＮＧＣＤ 家族及内参基因 ＯｓＡｃｔｉｎ 均呈现典型的球状蛋白结构特征ꎮ 这些结构特征
引物见表 １ꎬ引物由生工生物工程( 上海) 股份有 表明ꎬ虽然 ＯｓＮＧＣＤ 家族成员在序列上存在一定
－ΔΔＣｔ 法计算相对表达量( 朱瑞
限公司合成ꎮ 采用 ２ 差异ꎬ但可能保持着相似的三维结构框架ꎬ这为理
婷等ꎬ２０２１)ꎮ 解其生物学功能提供了结构基础ꎮ
２.３ ＯｓＮＧＣＤ 基因家族的基因结构、保守基序和保
２ 结果与分析 守结构域分析
通过比较基因组学分析发现ꎬＯｓＮＧＣＤ 基因家
２.１ ＯｓＮＧＣＤ 基因家族鉴定及理化性质分析 族成 员 呈 现 显 著 的 外 显 子 － 内 含 子 结 构 差 异ꎬ
通过 ＢＬＡＳＴＰ 同源比对和结构域(ＰＦ０４６８５)分 ＯｓＮＧＣＤ１ 含有最简单的基因结构( ２ 个外显子)
析ꎬ本研究在水稻基因组中共鉴定出 ４ 个 ＯｓＮＧＣＤ (图 ４)ꎮ ＯｓＮＧＣＤ２－ＯｓＮＧＣＤ４ 的基因结构则相对
家族成员(表 ２)ꎮ 系统命名分析显示ꎬ这些基因分 复杂 ( １７ ~ １９ 个 外 显 子)ꎬ 这 种 结 构 分 化 ( ｅｘｏｎ￣
布于水稻第 ７ 号、第 ８ 号、第 １１ 号和第 １２ 号染色体 ｉｎｔｒｏｎ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ)可能通过选择性剪接
上ꎬ根据其染色体定位和结构特征ꎬ 依次命名为 和转录调控元件的差异来影响功能的分化ꎮ
ＯｓＮＧＣＤ１(Ｏｓ０７ｇ０４４４０００)、ＯｓＮＧＣＤ２(Ｏｓ０８ｇ０１１１２００)、 ＯｓＮＧＣＤ 基因家族成员的保守基序分析结果
ＯｓＮＧＣＤ３(Ｏｓ１０ｇ０４７３４００)和 ＯｓＮＧＣＤ４(Ｏｓ１１ｇ０２４２１００)ꎮ (图 ５)显示ꎬ ４ 个成员共分析得到 １０ 个 ｍｏｔｉｆ 序列ꎬ