Page 143 - 《广西植物》2023年第2期

２ 期 耿柳婷等: 蓖麻 ＲｃＭｓｃ２ 基因功能分析 ３ ３ ７

ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＲｃＭｓｃ２ ｇｅｎｅ ｉｎ ｔｉｓｓｕｅ ａｎｄ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｑＲＴ￣ＰＣＲ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ
ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) ＲｃＭｓｃ２ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｎｇ ａｒｍ ｏｆ Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ ５ ｉｎ ｃａｓｔｏｒꎬ ａｎｄ ｉｔｓ ＣＤＳ ｒｅｇｉｏｎ ｗａｓ １ ２９９ ｂｐꎬ
ｅｎｃｏｄｉｎｇ ４３２ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ. (２) ＲｃＭｓｃ２ ｐｒｏｔｅｉｎ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ ｃｙｃｌｉｎ ｆａｍｉｌｙꎬ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ａｎ ｕｎｓｔａｂｌｅ
ａｃｉｄｉｃ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｏｍａｉｎ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅꎬ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｗａｓ ４９.３８
ｋＤ. (３) Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｎｄ ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ＲｃＭｓｃ２ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ α￣ｈｅｌｉｘ ａｎｄ ｒａｎｄｏｍ ｃｏｉｌ. (４) ＲｃＭｓｃ２
ｐｒｏｔｅｉｎ ｈａｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｈｏｍｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ＣＹＣＢ２ ｐｒｏｔｅｉｎ ｏｆ Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓ ａｎｄ Ｈｅｖｅａ ｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓꎬ ａｎｄ ｗａｓ
ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｉｎｔｏ Ｇｒｏｕｐ Ⅱ. (５) ３５Ｓ￣ＲｃＭｓｃ２￣ＧＦＰ ｆｕｓｉｏｎ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅｕｓ. ( ６) ＲｃＭｓｃ２ ｇｅｎｅ ｗａｓ
ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ａｌｌ ｔｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｃａｓｔｏｒꎬ ａｎｄ ｍａｉｎｌｙ ｐｌａｙｅｄ ａ ｒｏｌｅ ｉｎ ｒｏｏｔｓ ａｎｄ ｓｔｅｍｓꎻ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＲｃＭｓｃ２
ｇｅｎｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄ ( ＡＢＡ )ꎬ ｓａｌｔꎬ ｄｒｏｕｇｈｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ
ＲｃＭｓｃ２ ｇｅｎｅ ｔｏ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ｗａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ. Ｉｎ ｓｕｍｍａｒｙꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ＲｃＭｓｃ２ ｇｅｎｅꎬ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒｅｖｅａｌｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＲｃＭｓｃ２ ｇｅｎｅ ｉｎ ｃａｓｔｏｒ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｃｏｌｄ ｓｔｒｅｓｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｃａｓｔｏｒꎬ ＲｃＭｓｃ２ꎬ ｇｅｎｅ ｃｌｏｎｉｎｇꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬ ｃｏｌｄ ｓｔｒｅｓｓ

蓖麻(Ｒｉｃｉｎｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｓ) 是一种产于非洲的大 现ꎬＣＹＣＢ２ 基因可能参与植物的盐胁迫、重金属胁
戟科多年生草本植物ꎬ可以在热带和温带地区种 迫、脱落酸( ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄꎬ ＡＢＡ) 和冷胁迫下的表
植(Ｍａｇｈｕｌｙ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎮ 因蓖麻油中含有丰富 达(Ｈｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻ Ｘｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻ Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ
的蓖麻油酸ꎬ现已被列为第二代生物质绿色能源 ２０１３ꎻ Ｆａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎬ烟草( Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ)
的重要原料( Ｔｒａｂｅｌｓｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 蓖麻拥有极 ＮｔＣｙｃＢ２ 基因随着 ＮａＣｌ 处理时间的延长表达量减
强的抗旱和耐盐碱能力ꎬ可以在较贫瘠的土地上 少ꎬ而敲除 ＮｔＣｙｃＢ２ 基因可以提高植株在 ＮａＣｌ 胁
生长ꎬ但在苗期易受细菌感染和冷胁迫的危害ꎬ最 迫下的抵抗力( Ｙａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎻ高粱( Ｓｏｒｇｈｕｍ
终导致植株成活率降低和籽粒品质下降( Ｓｅｖｅｒｉｎｏ ｂｉｃｏｌｏｒ) 的 转 录 组 研 究 发 现 ＣＹＣＢ２ 基 因 在 １００
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２ꎻ Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ 内蒙古通辽位 μｍｏｌＬ 和 １５０ μｍｏｌＬ 镉( Ｃｄ) 金属离子胁迫
￣１
￣１
于中纬度地区ꎬ在作物的生长期这里平均最低气 下表达量均为上升趋势ꎬ说明高粱的 ＣＹＣＢ２ 基因
温最高为 １６.１ ℃ ꎬ最低仅有 １２.７ ℃ ꎬ这种低温环 可能 参 与 抗 重 金 属 胁 迫 调 控 机 制 ( Ｒｏｙ ｅｔ ａｌ.ꎬ
境严重影响着蓖麻种子的萌发、生长和生物量的 ２０１６)ꎻ拟南芥 ａｔｌ１７ 突变株与野生型植株相比ꎬ在
积累(Ｔａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 因此ꎬ如何改善低温环境 ＡＢＡ 不同浓度梯度处理下ꎬＣＹＣＢ２ꎻ１ 在 ａｔｌ１７ 的表
对蓖麻生长发育的影响并选育出多抗非生物逆境 达量显著高于 ＷＴꎬ表明可能通过 ＡＢＡ 调控机制
胁迫的新品种ꎬ对未来的蓖麻种植产业及满足工 抑制主根的生长而抵御逆境( Ｘｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０)ꎻ甘
业对蓖麻油的需求具有重要意义ꎮ 蓝( Ｂｒａｓｓｉｃａ ｏｌｅｒａｃｅａ) 的 冷 胁 迫 试 验 表 明ꎬ ＣＹＣＢ２
细胞分裂是生物生长发 育 中 最 基 本 的 过 程 基因在 ２ ｄ 和 ７ ｄ 的表达模式差异显著ꎬＣＹＣＢ２ꎻ１、
( ｖａｎ Ｌｅｅｎｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０)ꎮ 真核细胞的细胞周期进 ＣＹＣＢ２ꎻ２、ＣＹＣＢ２ꎻ３和ＣＹＣＢ２ꎻ４的 Ｌｏｇ 值均高于对
２
程主要是由细胞周期蛋白依赖性激酶( ＣＤＫ) 的蛋 照ꎬ但处理 ７ ｄ 的 ＣＹＣＢ２ 表达量显著低于 ２ ｄ 的ꎬ
白激酶家族控制( Ｓｕｒｙａｄｉｎａｔａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０)ꎮ 根据 表明 ＣＹＣＢ２ 基因可以在冷胁迫的短期内提高植株
'
生物体的类别不同ꎬ细胞周期蛋白也根据它们在 的细胞分化能力来减轻冷胁迫带来的伤害( Ｃｏｓｉｃ '
细胞周期中发挥作用的阶段分为细胞周期蛋白 Ｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 但是ꎬＣＹＣＢ２ 基因在蓖麻中的潜在
和细胞周期蛋白 Ｇ１( Ｃａｎａｕｄ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ Ｇ１ 周 功能及调控机制研究较少ꎬ而蓖麻作为重要的生
期蛋白包括 Ｃ、Ｄ、Ｅ 和 Ｇ 共 ４ 种类型以调节 Ｇ１￣Ｓ 物原料ꎬ研究其抗逆机制就显得尤为重要ꎮ
转换ꎬＭ 周期蛋白包括 Ａ 和 Ｂ 共 ２ 种类型ꎬ可以在 蓖麻转录组数据中表达上调的 ＤＥＧｓ 有 ８４８
Ｓ￣Ｍ 转 变、 Ｇ２￣Ｍ 过 渡 阶 段 和 Ｍ 阶 段 内 起 作 用 个ꎬ而 ＲｃＭｓｃ２( ＸＰ ＿００２５２１７０４.１) 在低温( 相较于
(Ｋõｉｖｏｍäｇｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ Ｇ２ / 有丝分裂特异性细 适温 ２５ ℃ ) 下的表达显著上调ꎬ并且作为拟南芥

胞周期蛋白￣２( Ｇ２ / ｍｉｔｏｔｉｃ￣ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｙｃｌｉｎ￣２ꎬＭｓｃ２) ＣＹＣＢ２ꎻ３ 的同源基因ꎬ很可能在蓖麻的冷适应过
属于 Ｂ 型细胞周期蛋白ꎬ可通过在 Ｇ２ 期到 Ｍ 期 程中发挥作用(白雪等ꎬ２０１９)ꎮ 因此ꎬ我们克隆了
的转变、Ｇ２ 期内和 Ｍ 期内的短暂时间内表达以响 ＲｃＭｓｃ２ 基因ꎬ用烟草叶片细胞明确 ＲｃＭｓｃ２ 基因的
应环境变化( Ｈéｇａｒａｔ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 最近研究发 亚细胞位置ꎬ并通过 ｑＲＴ￣ＰＣＲ 技术分析其在不同