茶树己糖激酶基因CsHXK2的启动子克隆及表达特性分析 作物学报    2020, 46 (10): 1628-1638.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94166

图4 茶树CsHXK2基因的组织特异性表达模式
A: 春季‘龙井43’不同组织; B: 秋季‘龙井43’不同组织; C: ‘舒茶早’不同组织。柱上标以不同字母表示数据间的显著性差异(P < 0.05)。

正文中引用本图/表的段落

本研究利用qRT-PCR检测了茶树品种‘龙井43’春季和秋季不同组织中CsHXK2基因的表达情况, 并用TPIA数据库[25]获取了CsHXK2基因在茶树品种‘舒茶早’不同组织器官内的表达水平(图4)。‘龙井43’春季组织中, CsHXK2基因表达量在根系中最高, 其次在茎中; 此外, 其表达量随着顶芽生长发育至第三叶而显著性上升; 但在老叶中呈现出最低表达量(图4-A)。‘龙井43’秋季组织中, CsHXK2基因同样在根系内表达量最高, 其次在茎和未绽放的花蕾中, 3个组织内的表达量无显著性差异; CsHXK2基因在腋芽内的表达量显著性高于顶芽, 而在老叶和盛开的花中表达量最低(图4-B)。CsHXK2基因在‘舒茶早’各组织器官内的表达水平呈现出与‘龙井43’组织内相似的表达特异性, 即表达量在根系中最高, 其次在茎中, 而在老叶中最低(图4-C)。表明CsHXK2基因在茶树源库组织内均具有一定的作用, 尤其在库组织根和茎的生长发育和物质代谢中起到重要的作用。

拟南芥AtHXK3基因在根和种子(长角果)中具有相对丰富的表达量[10,14]; 水稻OsHXK4基因在根、花、幼嫩种子内的表达量明显高于叶片, 且在胚乳内的表达显著高于种皮[12]; 烟草pNtHXK2::GUS活性可在淀粉鞘、木质部薄壁组织、保卫细胞和根尖组织中被检测到, 而在成熟花药内无活性[28]; 质体定位的番茄LeHXK4编码基因可在非光合作用库组织内表达, 包括根、茎、花、绿果、粉果、红果[29]。与同为type A类的AtHXK3、OsHXK4、NtHXK2、LeHXK4基因组织表达特异性相似, CsHXK2基因在茶树的根、茎、嫩叶(芽)、花、腋芽内具有较高的表达量(图4)。这可能归因于CsHXK2基因启动子上具有的根(RAV1AAT和RHERPATEXPA7)、花(CARGATCONSENSUS和POLLEN1LELAT52)、叶肉(CACTFTPPCA1)以及腋芽(SREATMSD)特异性表达元件(表2)。说明CsHXK2基因主要在茶树根、茎等库组织的生长发育中发挥作用, 可能通过磷酸化质体内的葡萄糖和果糖而促进糖代谢, 进而为组织生长发育提供能量和中间代谢物。

本文的其它图/表

• 表1 引物信息
  
• 图1 茶树CsHXK2基因启动子扩增及序列
  A: CsHXK2启动子PCR扩增产物电泳图; B: CsHXK2启动子序列。
  
• 表2 茶树CsHXK2基因启动子的主要顺式作用元件
  
• 图2 茶树CsHXK2蛋白亚细胞定位
  A~C和H~K: 35S::sGFP; D~G: 35S::CsHXK2::sGFP; L~O: 35S::CsHXK2-cTP::sGFP。A, D, H, L: GFP绿色荧光信号; E: 叶绿素自发荧光; I, M: 细胞核RFP红色荧光信号; B, F, J, N: 明场; C, G, K, O: 信号融合。
  
• 图3 CsHXK2蛋白酵母功能互补验证
  A: ddH₂O; B: 2%半乳糖; C: 2%葡萄糖; D: 2%果糖; E: 酵母转化片段电泳检测。
  
• 图5 茶树CsHXK2基因在不同处理下的表达分析
  A: 自然冷驯化; B: 4℃低温及25℃恢复; C: 炭疽菌接种; D: 50 μmol L^-1外源GA₃处理。柱上标以不同字母表示数据间的显著性差异(P < 0.05)。*表示0.05水平显著; ***表示0.001水平显著。