摘 要 为了解Fe-SOD在荔枝古树胚性愈伤组织保存中的分子机制，选择荔枝古树“宋荔”花药诱导而来的胚性愈伤组织为试验材料，采用同源克隆和RACE方法，获得荔枝Fe-SOD的两个转录本和基因组序列，并对该基因组的内含子进行分析。克隆获得长1 285 bp含有完整开放阅读框的荔枝Fe-SOD核酸序列，其编码1个含有250个氨基酸的蛋白质，将该序列命名为LcFe-SOD7a。生物信息学分析结果表明：该蛋白为稳定的、亲水的、含跨膜结构域的偏酸性蛋白质，定位于微体（过氧化物酶体）和细胞质，具有多样的磷酸化位点。LcFe-SOD7a基因组序列长2 284 bp，含7个内含子，其中第4个内含子较长，达920 bp。同时还得到其中的1条内含子驻留型可变剪接基因，该可变剪接基因提前终止，仅编码207个氨基酸的蛋白质，将该可变剪接基因命名为LcFe-SOD7b。
关键词 荔枝古树；胚性愈伤组织；Fe-SOD；克隆；可变剪接；生物信息学分析
中图分类号 S667.1 文献标识码 A
Cloning and Bioinformatics Analysis of Fe-SOD
Gene from Embryogenic Callus of
an Ancient Litchi Tree
LIAN Conglong， LAI Zhongxiong*， LU Bingguo， LIN Yuling， FENG Xin
Institute of Horticultural Biotechnology， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China
Abstract Two different mRNA transcripts and their genomic sequence of Fe-Superoxide dismutase gene were obtained with homologous and RACE from embryogenic callus of an ancient litchi tree‘Songli’， and the bioinformatics were analyzed to illustrate its role in the process of in vitro reservation. The full length of LcFe-SOD cDNA was about 1 285 bp，containing a 753-nucleotides-long open reading frame（ORF）which encoding a protein of 250 amino acid residues， named as LcFe-SOD7a. Bioinformatics analysis showed that the protein encoded by LcFe-SOD7a with transmembrane helices was hydrophilic， stable and acidic protein， mainly located in the microbody（peroxisome）and cytoplasm， and had a variety of phosphorylation sites. The genomic sequence of LcFe-SOD7a with a length of 2 284 bp was consisted of seven introns， with the fourth intron 920 bp， the longest. Meanwhile， an intron kept alternative splicing gene， named LcFe-SOD7b， which encoding a protein of 207 amino acid residues was obtained， which causing protein encoding terminated in advance.
Key words An ancient litchi tree； Embryogenic callus； Fe-SOD； Cloning； Alternative splicing； Bioinformatics
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.01.013
超氧化物歧化酶（SOD）是一种广泛存在于生物体中的金属酶，具有防御氧毒性、清除体内氧自由基等作用，在植物抗氧化、抗逆等方面起着关键的作用[1]。该酶分为Fe-SOD、Mn-SOD和Cu/Zn-SOD三种类型。各类型在生物体中都发挥着重要的作用，相互协调又各有分工。对SOD的转基因烟草[2]、拟南芥[3]、苜蓿[4]、土豆[5]、水稻[6]等研究结果表明：叶绿体SOD的过量表达，提高了它们抗氧化胁迫的能力。以往的研究结果表明，在转SOD基因植株中的SOD过量表达能不同程度的提高植物抗氧化胁迫能力。其中，Fe-SOD的研究相对较少，McKersie曾报道在紫花苜蓿中过量表达Fe-SOD可以增强其对严寒冬季的耐受力[7]；郁万文等[8]研究发现梯度低温处理能够诱导银杏总的SOD活性升高，而在4 ℃低温处理中，银杏Mn-SOD和Fe-SOD表达量都有大幅度提高，说明银杏中Mn-SOD和Fe-SOD参与了银杏对低温胁迫的适应；Fe-SOD在烟草和玉米叶绿体中的过量表达增强了转基因烟草和玉米对质膜的光系统II的保护作用和对除草剂引起的氧化胁迫的耐受性，但它们对冷害和盐胁迫的耐受性并没有提高[9-10]。