玉米甲硫氨酸合酶基因METS的克隆及表达特性

作     者：任莹 连通 张春义 姜凌 REN Ying;LIAN Tong;ZHANG Chun-yi;JIANG Ling

作者机构：中国农业科学院生物技术研究所北京100081 

出 版 物：《生物技术通报》 (Biotechnology Bulletin)

年 卷 期：2022年第38卷第4期

页      面：79-85页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31870283) 中国农业科学院科技创新工程项目(CAAS-ZDRW202004) 

主　　题：玉米 甲硫氨酸合酶 METS 萌发 

摘      要：在植物中,5-甲基四氢叶酸和同型半胱氨酸在甲硫氨酸合酶(methionine synthase,METS)的作用下生成甲硫氨酸,甲硫氨酸合酶是连接甲基代谢和一碳代谢的枢纽,克隆玉米甲硫氨酸合酶基因METS并分析其表达特性可为解析玉米籽粒的甲硫氨酸和叶酸的积累机制奠定基础。通过逆转录聚合酶链反应克隆得到玉米METS的编码序列,通过生物信息学方法分析其蛋白的特点,同时运用实时荧光定量技术分析了基因的组织表达特性及在萌发过程中的表达模式。结果发现玉米包含3个编码甲硫氨酸合酶的同源基因ZmMETS1、ZmMETS2、ZmMETS3,基因长度分别为2301、2298和2298 bp,编码蛋白的氨基酸数量分别为766、765和765个,蛋白质分子质量约为84.5 kD,3个蛋白均含有N端和C端2个结构域,每个结构域由α螺旋环绕平行的β片层构成立体结构。系统发育树分析3个蛋白与高粱SbMETS的相似程度最高。表达分析发现它们在玉米各组织中均表达,各组织中转录水平最高的是ZmMETS1;相对来说雌穗中3个基因的转录水平较其他组织高;另外,在萌发过程中,ZmMETS1和ZmMETS3的转录水平随着萌发的时间迅速增加,之后迅速下降。玉米中存在3个具有组成型表达特征的玉米甲硫氨酸合酶基因,ZmMETS1可能在雌穗发育和萌发过程中起主要作用。