番茄SlTFT3基因的啟動子分析

張錄華

摘 要 番茄中有10個14-3-3蛋白成員，分別命名為SlTFT1-SlTFT10，這些蛋白成員雖具有一個共同的14-3-3蛋白結(jié)構(gòu)域，但因它們所在的染色體、細(xì)胞亞環(huán)境的差異使得功能上呈現(xiàn)多樣化，其中的SlTFT3可能參與番茄的抗病應(yīng)答，通過啟動子分析預(yù)測可為后續(xù)的功能驗(yàn)證提供參考。生物信息學(xué)分析結(jié)果表明：SlTFT3啟動子中可能的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)是位于序列的2844-2894的T，SlTFT3基因啟動子上具有真菌誘導(dǎo)反應(yīng)元件、熱應(yīng)激反應(yīng)順式作用元件、防御和應(yīng)激反應(yīng)中的順式作用元件等，可能與抗逆反應(yīng)相關(guān)。

關(guān)鍵詞 番茄；14-3-3；SlTFT3；啟動子；生物信息學(xué)分析

中圖分類號：S858.28 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.18.098

1 研究背景

番茄（Solanum lycopersicum）營養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣，其果實(shí)富含多種維生素、糖類、有機(jī)酸和無機(jī)鹽等，是全世界栽培最為普遍的蔬菜作物之一[1-2]。設(shè)施蔬菜常因低溫、弱光、高濕等逆境，導(dǎo)致病害嚴(yán)重，從而引起番茄果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)下降。但植物本身也具有抵抗逆境的能力，衡量植物對病原體抵抗力或在脅迫環(huán)境下生存能力的一個重要標(biāo)準(zhǔn)就是植物識別并對逆境做出反應(yīng)的速度。植物中的橋梁蛋白14-3-3在植物應(yīng)對病原體中起重要的作用[3]。

14-3-3蛋白最早是Moore和Perez于1967年從牛的腦組織中分離出來的酸性可溶性蛋白[4]，但是隨著克隆技術(shù)的發(fā)展，大量研究表明該蛋白幾乎存在于所有真核細(xì)胞生物中。14-3-3蛋白能夠與多種靶蛋白相互作用來調(diào)節(jié)靶蛋白活性，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞的多種生理過程[5]。14-3-3蛋白序列高度保守，不同家族成員在結(jié)構(gòu)上都表現(xiàn)出極大的相似性，然而不同的家族成員行使不同的功能。它們不但在代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、脅迫響應(yīng)、細(xì)胞周期調(diào)控等方面具有重要的作用，而且在植物抗病方面的研究也逐漸深入[6-10]，但目前關(guān)于14-3-3蛋白在植物體應(yīng)對病原體響應(yīng)的證據(jù)還不充分。

有研究顯示番茄14-3-3蛋白家族中SlTFT3可能調(diào)控植物對病原體的響應(yīng)，但作用機(jī)理還不清楚，因此本研究對番茄SlTFT3基因的啟動子進(jìn)行生物信息學(xué)分析，以期為通過實(shí)驗(yàn)手段弄清其在番茄抗病應(yīng)答中的作用機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

2 材料與方法

2.1 啟動子序列的獲得

利用NCBI網(wǎng)站下載SlTFT3的基因序列并且利用NCBI上的Blast軟件截取其啟動子序列，然后利用生物信息學(xué)分析其必要的結(jié)構(gòu)域，確定截取的序列是正確的啟動子序列。

2.2 啟動子序列順式作用元件

結(jié)合BDGP和TSSP網(wǎng)站預(yù)測出起始位點(diǎn)的位置，確定最有可能的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的位置。

2.3 啟動子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)

利用PlantCARE網(wǎng)站分析啟動子順式作用元件位置及功能，再結(jié)合NCBI上截取的啟動子序列，進(jìn)一步分析順式作用元件在序列中的位置以及順式作用元件的相互位置關(guān)系，從而分析預(yù)測的順式作用元件的正確性，結(jié)合順式作用元件的功能，分析啟動子的作用。

3 結(jié)果與分析

3.1 啟動子序列

利用NCBI網(wǎng)站找到SlTFT3的基因序列并且利用NCBI上的Blast軟件截取其啟動子序列，經(jīng)驗(yàn)證截取的序列為基因啟動子序列（如圖1）。

3.2 啟動子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)分析

利用BDGP工具進(jìn)行番茄14-3-3蛋白家族的SlTFT3基因啟動子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)在線預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明，SlTFT3啟動子序列中最有可能為轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的是位于序列的2844-2894的T（見圖2）。

3.3 順式作用元件

根據(jù)預(yù)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SlTFT3啟動子上具有真菌誘導(dǎo)反應(yīng)元件、熱應(yīng)激反應(yīng)順式作用元件、防御和應(yīng)激反應(yīng)中的順式作用元件等（見表1）。

4 討論

應(yīng)用生物信息學(xué)方法預(yù)測基因啟動子可能的調(diào)控元件，具有高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，對進(jìn)一步闡釋基因的功能等研究工作具有重要的作用。

啟動子預(yù)測分析表明，SlTFT3啟動子含有多種類型的順式作用元件，暗示其可能參與多種復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。這些順式作用元件與相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，發(fā)揮著多種功能，其中含有真菌誘導(dǎo)反應(yīng)元件、熱應(yīng)激反應(yīng)順式作用元件、防御和應(yīng)激反應(yīng)中的順式作用元件等多種順式作用元件，說明其可能在植物應(yīng)答生物脅迫上具有潛在的重要作用。

除了可能參與調(diào)控抗病響應(yīng)之外，番茄SlTFT3啟動子上還含有光響應(yīng)順式作用原件、與分生組織特異性激活相關(guān)的順式作用調(diào)控元件、參與干旱誘導(dǎo)的MYB結(jié)合位點(diǎn)、玉米醇溶蛋白代謝調(diào)控順式作用調(diào)控元件和參與晝夜控制的順式作用調(diào)節(jié)元件等多個順式作用原件，說明其還可能參與光合作用、細(xì)胞分裂、抗旱、醇溶蛋白的代謝及植物的晝夜節(jié)律調(diào)控等多種生理過程，因此具有重要的研究價值。

綜上，番茄SlTFT3啟動子的生物信息學(xué)分析結(jié)果，可以為后續(xù)14-3-3蛋白的調(diào)控機(jī)理的研究提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：趙中正）