Page 92 - 《广西植物》2020年第8期

８ 期 王赛赛等: 三种植物线粒体基因低温差异表达比较分析 １ １ ４ ７

茉莉酸甲酯响应元件、赤霉素响应元件、生长素响
表 ３ 三种植物线粒体基因的低温实时
应元件、脱落酸响应元件、水杨酸响应元件、防御
荧光定量 ＰＣＲ 结果统计
与胁迫响应元件、低温响应元件、细胞周期调节响
Ｔａｂｌｅ ３ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ
应元件ꎬ启动子和增强子区域中常见的响应元件
ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ＰＣＲ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｐｌａｎｔｓ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ
ｇｅｎｅｓ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＣＡＡＴ￣ｂｏｘ、ＧＣ￣ｍｏｔｉｆꎬ核心启动子元件 ＴＡＴＡ￣ｂｏｘꎬ
拟南芥 番茄 雪莲 参与昼夜控制元件 ｃｉｒｃａｄｉａｎ 等具有不同功能的顺
基因名称
Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ Ｓａｕｓｓｕｒｅａ
Ｇｅｎｅ ｎａｍｅ 式作用原件ꎮ 图 ２ 列出了呼吸链相关线粒体基因
ｔｈａｌｉａｎａ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ ｉｎｖｏｌｕｃｒａｔａ
ＮＡＤ１ ＋ ＋ ＋ －－ － 的元件类型与数量ꎮ
ＮＡＤ３ ＋ ＋ ＋ － ＋ 由表 ４ 可知ꎬ低温响应元件 ＬＴＲＥ 和脱落酸响
应元件 ＡＢＲＥ 是基因低温诱导调控中的关键元
ＮＡＤ５ ＋ ＋ ＋ －－－ －
ＲＰＳ１２ ＋ ＋ ＋ ＋ －
件ꎮ 在雪莲中显著下调的 ＡＴＰ６ 和 ＣＣＢ２０６ 基因
ＲＰＬ２ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ －
的启动子中均包含 １ 个 ＡＢＲＥ 和 ０ 个 ＬＴＲＥ 元件ꎬ
ＲＰＬ５ －－ ＋ ＋ ＋ －
ＡＴＰ６ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ －－－ 说明该 ＡＢＡ 响应元件可能与其他逆境诱导有关ꎮ
ＣＯＢ ＋ ＋ －－ － 拟南芥中低温显著上调的大多数基因均可发现其
启动子中包含 ＬＴＲＥ 或 ＡＢＲＥꎬ如 ＮＡＤ１、ＮＡＤ５ 和
ＣＣＢ２０６ ＋ ＋ － －－－
ＣＯＸ１ －－ ＋ ＋
ＮＡＤ９ 等ꎮ 但在拟南芥中 ＮＡＤ７ 作为显著低温上调
ＣＯＸ２ ＋ ＋ ＋ ＋
基因ꎬ 其 基 因 启 动 子 区 域 却 均 未 发 现 ＬＴＲＥ 和
注: ＋ ＋ ＋表示该基因上调表达程度极显著ꎬ＋ ＋表示上调表
达程度显著ꎬ＋表示上调表达程度不显著ꎻ－－－ 表示下调表达 ＡＢＲＥꎬ说明该基因的低温诱导表达与其他诱导信
程度极显著ꎬ － － 表示下调表达程度显著ꎬ － 表示下调程度不 号关联ꎮ 番茄中的 ＮＡＤ１ 和 ＮＡＤ５ 基因类似与雪
显著ꎮ
莲的 ＡＴＰ６ 和 ＣＣＢ２０６ 基因ꎬ均可发现 ＡＢＲＥ 元件
Ｎｏｔｅ: ＋＋＋ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅ
ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔꎬ ＋＋ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ 的存在ꎮ 整体上ꎬ大多低温上调表达的基因均可
ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔꎬ ＋ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ
在其表达调控区域发现 ＬＴＲＥ 或 ＡＢＲＥꎬ说明线粒
ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｉｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔꎻ －－ － ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔꎬ － － ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ 体基因的表达受低温信号或相关激素信号的调
ｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔꎬ － ｉｎｄｉｃａｔｅｓ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｉｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ. 控ꎬ但这种调控模式在不同植物间具有很大差异ꎮ
２.５ 不同温度适应性植物线粒体基因序列分析与
出变化的基因ꎬ在荧光定量验证中出现了变化ꎬ但 对比

变化量不大ꎬ且重复实验中数据变化量不一致ꎬ使 通过 ＮＣＢＩ 根据不同适应温度ꎬ下载 １７ 种不
用数据较好的一组ꎬ求平均值进行计算ꎬ会存在一 同温度适应性植物线粒体编码蛋白序列ꎬ进行多
定的实验误差ꎬ当然也可能是由于转录组误差所 序列分析ꎬ并构建系统发育进化树ꎮ 由于植物线
致ꎬ但其表达量变化不显著ꎬ仍可以进行相关分 粒体基因组主要编码部分呼吸链复合体Ⅰ－Ⅵ亚
析ꎮ 但总体上三种植物的低温差异表达基因与转 基基因ꎬ这些复合体亚基基因不仅序列上高度保
录组数据一致ꎬ少数基因的相对表达量大小可能 守ꎬ而且在数量上基本相同ꎮ 所以各植物选择的

有所出入ꎬ但表达量变化趋势没有变化ꎮ 线粒 体 编 码 基 因 序 列 主 要 是 由 ＮＡＤ１、 ＮＡＤ３、
２.４ 三种植物的线粒体呼吸链基因的启动子分析 ＮＡＤ５、ＮＡＤ７、ＮＡＤ９、ＣＯＢ、ＣＣＢ、ＣＯＸ１、ＲＰＳ３、ＲＰＳ５

通过对三种低温差异表达基因的筛选ꎬ其中 和 ＲＰＬ５ 等具有较高保守结构域的基因序列构成ꎮ
与呼吸链相关的基因主要有 ＮＡＤ１、ＮＡＤ２、ＮＡＤ４、 由图 ３ 可知ꎬ雪莲与菊花和向日葵虽同属一科ꎬ但
ＮＡＤ５、 ＮＡＤ６、 ＮＡＤ７、 ＮＡＤ９、 ＡＴＰ６、 ＣＣＢ３８２、 其序列相似度却不高ꎬ与其序列相似度较高的为
ＣＣＢ２０６、ＣＣＢ２５６、 ＣＣＢ４５２、 ＣＯＢ、 ＣＯＸ１ 和 ＣＯＸ２ꎬ 拟南芥、牛舌藓、万年藓、甘蓝和欧洲山杨ꎮ 与雪
分别分析其启动子ꎬ 启动子中的顺式作用元件种 莲保守序列相似性较高的ꎬ除拟南芥与甘蓝外ꎬ其
类主要有光响应元件、缺氧与厌氧诱导响应元件、 他均分布在寒温带针叶林ꎬ且都具有抗寒特性ꎬ 表