转录组测序鉴定重金属植物宝山堇菜的CRPs

千年基因

    广东药学院与千年基因合作，运用转录组测序技术鉴定宝山堇菜中的富半胱氨酸蛋白种类，以期为后续解析富半胱氨酸蛋白参与的抗逆防卫机制提供基础。研究结果发表在Journal of Plant Physiology杂志（影响因子：2.557）。

研究背景

富半胱氨酸蛋白（CRPs）经常与植物的抗性和抗逆性相关。宝山堇菜是一种可以超富集镉的植物，但是其以CRPs为基础的防卫机制却不是很明确。本文运用转录组测序进行了宝山堇菜中CRPs的筛选与鉴定。

材料方法

材料：设置不同对照：（1）没有任何处理（对照组）；（2） 施以300uM CdCl2 （镉处理组）；（3）剪伤每一片叶子（剪伤组）；（4） 施以300uM CdCl2 并且剪伤每一片叶子（镉处理剪伤组）处理两天后，提取每个处理的叶片RNA。

测序平台： Roche 454和Illumina HiSeq 2000

结果与分析

测序结果

通过Roche 454获得了740655条原始reads，平均长度为350 bp。HiSeq 2000 101 bp 双端测序获得了6.57 Gb的原始数据。对这些数据进行de novo 组装，获得了22479个iostigs和133824个contigs。最终组装得到了148748个unigenes，对unigenes进行了注释，对CRPs和环蛋白前体进行了鉴定，具体见表1。最终通过去除重复和Blastp分析，鉴定出9687个CRPs。

表1  宝山堇菜转录组中CRPs和环蛋白

GO注释及功能分析

通过GO功能注释以及Wego分类，2229个注释的的CRPs在细胞组分、生物过程和分析功能方面都分布，显示宝山堇菜的CRPs具有很高的多样性。

图1 CRPs的功能分类

接下来，运用qPCR对CRPs进行了验证。发现所有测试的基因都在对照组里面有表达。镉处理组和剪伤组里面，表达量超过两倍的基因分为别5个和4个，但是在同时处理的镉处理剪伤组里面，却有16个基因。值得注意的是，防卫多肽的基因比镉处理组和剪伤组里面相关的锌指蛋白的表达水平要高，例如在19个金属结合蛋白基因中，仅有2个表达量超过了两倍，而18个植物防卫蛋白中的8个的表达量超过了两倍。整体来看，与植物防卫相关的CRPs的表达水平要高于锌指CRPs的水平，表明了一种植物在逆境中的硫使用策略。

进化关系

建立CRPs的系统进化树。

图2 宝山堇菜中的环肽蛋白与CyBase数据库中已知的环肽蛋白的关系。

结论

鉴定与筛选了大量宝山堇菜的半胱氨酸蛋白（CRPs），为寻找这种超富集镉植物的敏感位点和防御物质提供了新的视野。

原文链接：http://www.macrogencn.com/_d277149576.htm