

新疆农业科学 ›› 2025, Vol. 62 ›› Issue (5): 1131-1138.DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2025.05.010
收稿日期:2024-10-11
出版日期:2025-05-20
发布日期:2025-07-09
通信作者:
张爱萍(1968-),女,新疆人,研究员,研究方向为番茄遗传育种,(E-mail)379409419@qq.com作者简介:张西英(1984-),女,山东日照人,副研究员,研究方向为作物遗传育种,(E-mail)592354963@qq.com
基金资助:
ZHANG Xiying(
), LIU Jiangna, BAI Yunfeng, LI Rongxia, ZHANG Aiping(
)
Received:2024-10-11
Published:2025-05-20
Online:2025-07-09
Supported by:摘要:
【目的】利用CRISPR-Cas基因编辑系统可对其进行定点突变调控番茄果实软化,为利用CRISPR-Cas系统突变失活番茄细胞壁糖苷水解酶基因β-Hex,抑制N-糖蛋白的降解和游离N-聚糖的产生,降低细胞壁水解软化程度,调控番茄果实过度软化的深入研究奠定基础。【方法】利用生物在线工具,对Slβ-Hex多肽特性及保守结构域、基因组结构、数字表达谱、启动子顺式作用元件进行系统分析,根据CRISPR-Cas9靶点设计原则,设计筛选出适宜的sgRNAs,促进番茄基因编辑高效表达载体的构建。【结果】番茄Slβ-Hex基因位于番茄第1号染色体的互补链上,由2个外显子、1个内含子组成,编码575个氨基酸。Slβ-Hex主要在番茄的果实中表达,尤其在果皮中表达量较高。该启动子的正链分布7条sgRNA,负链分布20条sgRNA,其中的10条sgRNA含有16个顺式作用元件。【结论】通过选用高特异性sgRNA进行基因编辑,使其所含的顺式元件序列突变,抑制改变Slβ-Hex的表达。
中图分类号:
张西英, 刘江娜, 白云凤, 李荣霞, 张爱萍. 番茄Slβ-Hex的分子特征及启动子sgRNA分析[J]. 新疆农业科学, 2025, 62(5): 1131-1138.
ZHANG Xiying, LIU Jiangna, BAI Yunfeng, LI Rongxia, ZHANG Aiping. Molecular characteristics and promoter analysis of Slβ-Hex gene in tomato[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2025, 62(5): 1131-1138.
图2 基于 RNA-seq的番茄栽培品种及野生近缘种醋栗番茄不同组织的Slβ-Hex的转录组 注:1.花蕾;2.开放的花;3. 1 cm大的果实;4. 2 cm大的果实;5. 3 cm大的果实;6.青熟果实;7.转色果实; 8.转色后期果实; 9.根; 10.叶; 11. 醋栗番茄未熟绿果; 12. 醋栗番茄转色果实;13. 醋栗番茄转色后期果实; 14. 醋栗番茄叶片
Fig.2 Transcriptomic analysis of Slβ-Hex in different tissues of tomato cultivars and wild relatives gooseberry tomato based on RNA-seq Notes:1. unopened flower buds;2. fully opened flowers; 3. 1 cm fruits; 4. 2 cm fruits;5.3 cm fruits;6. mature green fruits;7. breaker fruits;8.breaker+10 fruits;9.roots;10.leaves;11. pimpinellifolium immature green fruits;12.pimpinellifolium breaker fruits; 13. pimpinellifolium breaker+5 fruits;14. pimpinellifolium leaves.
图3 基于RNA-sequence 的番茄Slβ-Hex在果实不同部位的转录组 注:1. SA3花后4 d的表皮和外果皮;2. SA3花后4 d的隔膜和种子;3. SA3花后7 d的表皮;4. SA3花后7 d的隔膜;5. SA3花后7 d的种子;6. SA3花后10 d的表皮;7. SA3花后10 d的隔膜; 8. SA3花后10 d的种子; 9. SA4花后4 d的表皮和外果皮; 10. SA4花后4 d的隔膜和种子; 11. SA4花后7 d的表皮; 12. SA4花后7 d的隔膜;13. SA3花后7 d的种子;14. SA3花后10 d的表皮;15. SA3花后10 d的隔膜;16. SA4花后10 d的种子。
Fig.3 The Slβ-Hex transcriptome profiling of three fruit tissuesd baded on RNA-sequence Notes:1. SA3 Pericarp and exocarp, 4 Days Post Anthesis; 2. SA3 Septum and seeds, 4 Days Post Anthesis; 3. SA3 Pericarp, 7 Days Post Anthesis; 4. SA3 Septum, 7 Days Post Anthesis; 5. SA3 Seeds, 7 Days Post Anthesis ; 6. SA3 Pericarp, 10 Days Post Anthesis ;7. SA3 Septum, 10 Days Post Anthesis; 8. SA3 Seeds, 10 Days Post Anthesis; 9. SA4 Pericarp and exocarp, 4 Days Post Anthesis; 10. SA4 Septum and seeds, 4 Days Post Anthesis;11. SA4 Pericarp, 7 Days Post Anthesis; 12. SA4 Septum, 7 Days Post Anthesis; 13. SA4 Seeds, 7 Days Post Anthesis; 14. SA4 Pericarp, 10 Days Post Anthesis; 15. SA4 Septum, 10 Days Post Anthesis; 16. SA4 Seeds, 10 Days Post Anthesis
| 元件 Elements | 序列及位置 Sequences and position | 数量 Number | 功能 Function |
|---|---|---|---|
| ABRE | ACGTG, 424(-) | 1 | 脱落酸响应顺式作用元件 |
| AE-box | AGAAACAA, 187(+) | 1 | 部分光响应元件 |
| ARE | AAACCA, 306(-),628(+) | 2 | 厌氧诱导反应顺式调控元件 |
| Box4 | ATTAAT, 371(+), 495(-) | 2 | 光响应顺式调控元件 |
| G-box | CACGTT, 424(+) | 1 | 光响应顺式调控元件 |
| GCN4_motif | TGAGTCA,234(-) | 1 | 参与胚乳表达的顺式作用元件 |
| GT1-motif | GGTTAA, 556(-) | 光应答因子 | |
| HD-Zip 3 | GTAAT(G/C)ATTAC,527(-) | 蛋白质结合位点 | |
| TCT-motif | TCTTAC,133(+) | 部分光应答因子 | |
| TGA-motif | AACGAC,293(-), 570(+) | 2 | 生长素应答因子 |
| chs-CMA2a | TCACTTGA,261(+) | 1 | 部分光应答因子 |
表1 Slb-Hex启动子顺式作用元件
Tab.1 Predicted cis-regulatory elements in Slb-Hex promoter
| 元件 Elements | 序列及位置 Sequences and position | 数量 Number | 功能 Function |
|---|---|---|---|
| ABRE | ACGTG, 424(-) | 1 | 脱落酸响应顺式作用元件 |
| AE-box | AGAAACAA, 187(+) | 1 | 部分光响应元件 |
| ARE | AAACCA, 306(-),628(+) | 2 | 厌氧诱导反应顺式调控元件 |
| Box4 | ATTAAT, 371(+), 495(-) | 2 | 光响应顺式调控元件 |
| G-box | CACGTT, 424(+) | 1 | 光响应顺式调控元件 |
| GCN4_motif | TGAGTCA,234(-) | 1 | 参与胚乳表达的顺式作用元件 |
| GT1-motif | GGTTAA, 556(-) | 光应答因子 | |
| HD-Zip 3 | GTAAT(G/C)ATTAC,527(-) | 蛋白质结合位点 | |
| TCT-motif | TCTTAC,133(+) | 部分光应答因子 | |
| TGA-motif | AACGAC,293(-), 570(+) | 2 | 生长素应答因子 |
| chs-CMA2a | TCACTTGA,261(+) | 1 | 部分光应答因子 |
| 引物名称 Primername | 引物序列(5'→ 3') Primer sequence(5'→ 3') |
|---|---|
| Slβ-Hex-F | ctatgagaggagagaaaacattctcc |
| Slβ-Hex-R | catcagctagtaaatgaatgaactg |
表2 基因克隆所用引物
Tab.2 Primersused in thisstudy
| 引物名称 Primername | 引物序列(5'→ 3') Primer sequence(5'→ 3') |
|---|---|
| Slβ-Hex-F | ctatgagaggagagaaaacattctcc |
| Slβ-Hex-R | catcagctagtaaatgaatgaactg |
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