Page 99 - 《广西植物》2020年第7期

７ 期 宗亚仙等: 鹅掌楸 ＡＯＸ 家族基因克隆与组织表达分析 ９ ９ ５

由 ＡＯＸ 基 因 控 制 编 码 的 一 类 蛋 白 酶ꎬ Ｒｈｏａｄｓ ＆
表 ２ ＴａｒｇｅｔＰ 亚细胞定位预测
Ｍｃｉｎｔｏｓｈ(１９９１)在斑龙芋(Ｓａｕｒｏｍａｔｕｍ ｖｅｎｏｓｕｍ) 中
Ｔａｂｌｅ ２ ＴａｒｇｅｔＰ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
首次克隆出 ＡＯＸ 基因并命名为 ＡＯＸ１ꎮ 随后ꎬ国内
名称
ＬｃＡＯＸ１ａ ＬｃＡＯＸ１ｂ ＬｃＡＯＸ２
Ｎａｍｅ 外学者对交替呼吸途径以及 ＡＯＸ 基因进行了大量
叶绿体 ０.１０６ ０.０９１ ０.０８２ 研究ꎮ 迄今为止ꎬ几乎在所有的高等植物基因组
ｃＴＰ(ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｉｃ)
中均检测到 ＡＯＸ 基因的存在ꎬ而在动物中ꎬ只有极
线粒体 ０.２５４ ０.６８２ ０.８６７
ｍＴＰ(ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ) 少数低等动物如原生生物中含有 ＡＯＸ 基因( Ｍｃｄｏ￣
分泌通路 ０.０７２ ０.０１１ ０.００６ ｎａｌｄ ＆ Ｖａｎｌｅｒｂｅｒｇｈｅꎬ ２００４)ꎬ此外ꎬ在真菌、细菌以
ＳＰ(ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ ｐａｔｈｗａｙ)
其他 ０.８４８ ０.０７０ ０.０２０ 及藻 类 中 都 有 发 现 ( Ｍｃｄｏｎａｌｄ ＆ Ｖａｎｌｅｒｂｅｒｇｈｅꎬ
Ｏｔｈｅｒ
２００６)ꎮ ＡＯＸ 基因家族是由核基因编码的一个较
定位预测 — Ｍ Ｍ
小的基因家族ꎬ通常被分为两个亚家族 ＡＯＸ１ 和
Ｌｏｃ(ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ)
可靠性等级 ３ ３ ２ ＡＯＸ２(Ｓｅｌｉｎｓｋｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎬ多数单子叶植物中往
ＲＣ(ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｃｌａｓｓ)
往仅含有 ＡＯＸ１ 亚家族ꎬ但天南星科植物如绿萍、
注: “—”表示其他位置ꎻ Ｍ. 线粒体ꎮ
Ｎｏｔｅ: “—” ｍｅａｎｓ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｌｏｃａｔｉｏｎꎻ Ｍ. Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉｏｎ. 红掌、绿萝等古老的单子叶植物中也检测到 ＡＯＸ２
亚家族的存在( Ｃｏｓｔａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎬ此外ꎬ对石头
表 ３ Ｗｏｌｆｐｓｏｒｔ 亚细胞定位预测
松 ( Ｐｉｎｕｓ ｐｉｎｅａ) 的 研 究 发 现ꎬ 其 含 有 ＡＯＸ１ 和
Ｔａｂｌｅ ３ Ｗｏｌｆｐｓｏｒｔ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
ＡＯＸ２ 两个亚家族ꎬ可以推断 ＡＯＸ１ 和 ＡＯＸ２ 两个
名称
ＬｃＡＯＸ１ａ ＬｃＡＯＸ１ｂ ＬｃＡＯＸ２
Ｎａｍｅ 亚家族出现在裸子植物与被子植物分离之前的时
细胞核 — — — 期ꎬ并且证明单子叶植物中也存在 ＡＯＸ２ 亚家族ꎬ
Ｎｕｃｌｅａｒ
可能在之后的进化发展中逐渐丢失了相关序列
细胞质 ９ １ １
(Ａｎｔóｎｉｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００９)ꎻ而双子叶植物除了极个别
Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃ
线粒体基质 ４ ６ ６ 物种如杨树( Ｐｏｐｕｌｕｓ) 外( 杨树仅存在 ＡＯＸ１ 亚家
Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｍａｔｒｉｘ
叶绿体 １ ７ ３ 族)ꎬ均含有 两 个 亚 家 族 ( 张 旭ꎬ ２０１４)ꎮ 拟 南 芥
Ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ
ＡＯＸ 基因家族分析结果表明ꎬ共有 ５ 个 ＡＯＸ 基因
存在 拟 南 芥 中ꎬ 其 中 有 ４ 个 ＡＯＸ１ 基 因 分 别 为
注: “—”表示没有定位到细胞核ꎮ
Ｎｏｔｅ: “—” ｍｅａｎｓ ｎｏ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｎｕｃｌｅａｒ.
ＡＯＸ１ａ、ＡＯＸ１ｂ、ＡＯＸ１ｃ、ＡＯＸ１ｄ 以及 １ 个 ＡＯＸ２ 基
作为内参 基 因 ( Ｔｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎬ进 行 实 时 定 量 因(Ｓａｉｓｈｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９７ꎻＣｌｉｆｔｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００５)ꎮ 对大
ＰＣＲ 反应ꎮ 结果显示( 图 ４)ꎬ三个 ＡＯＸ 基因在花 豆研究发现其存在 １ 个 ＡＯＸ１ 基因和 ２ 个 ＡＯＸ２ 基
器官中表达量均明显高于其在营养器官中的表达 因 分 别 为 ＡＯＸ２ａ 和 ＡＯＸ２ｂ ( Ｔｈｉｒｋｅｔｔｌｅ￣Ｗａｔｔｓ ＆
量ꎮ 其中鹅掌楸 ＡＯＸ１ａ 在雄蕊中表达量极高ꎬ其 Ｗｈｅｌａｎꎬ ２００３)ꎮ Ｉｔｏ ｅｔ ａｌ.(１９９７) 从水稻中分离鉴
次为花瓣ꎬ而在茎、叶片、叶芽等组织中表达量极 定出两个 ＡＯＸ 基因ꎬ分别命名为 ＡＯＸ１ａ、ＡＯＸ１ｂꎬ
低ꎬ仅有 １ 左右ꎻ同样ꎬＡＯＸ１ｂ 基因在雄蕊中表达 此后 Ｈｉｒｏａｋｉ ｅｔ ａｌ.(２００２) 进一步对水稻研究发现
量最高ꎬ约为叶片的 ２.６９ 倍ꎬ茎中表达量最低ꎬ只 并命名为 ＡＯＸ１ｃ 基因ꎬ三者均为 ＡＯＸ１ 亚家族基因ꎮ

有叶片的 ０.２ 倍左右ꎻＡＯＸ２ 基因在花瓣中表达量 本研究依据鹅掌楸多组织转录组数据筛选鉴
最高ꎬ约为叶片表达量的 ３ 倍左右ꎬ叶芽中表达量 定并克隆 ３ 个 ＡＯＸ 家族基因 ＬｃＡＯＸ１ａ、ＬｃＡＯＸ１ｂ、
最低ꎮ ＬｃＡＯＸ２ꎬ系统发育分析结果表明鹅掌楸 ＡＯＸ 基因同
样分化为 ＡＯＸ１ 与 ＡＯＸ２ 两个亚家族ꎮ
３ 讨论与结论 根据“ ＳＵＭ” 模型( Ｓｉｅｄｏｗ ＆ Ｕｍｂａｃｈꎬ １９９５)ꎬ
ＡＯＸ 蛋白在第一和第四个螺旋分别含有 １ 个保守
交替氧化酶为交替呼吸途径末端氧化酶ꎬ是 的 “ＥＸＸＨ”ꎬ 形成双铁羧酸活性中心ꎬ 且在 Ｃ 端含