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杉木天冬酰胺合成酶基因的克隆與表達分析

2018-05-14 14:44:47饒麗莎官清娜林思祖葉義全許珊珊
熱帶作物學報 2018年5期

饒麗莎 官清娜 林思祖 葉義全 許珊珊

摘 要 為了解天冬酰胺合成酶(asparagine synthetase, AS)基因在杉木生長發育及逆境中的作用機制,以杉木種子及其萌發的幼苗為材料,利用RT-PCR和RACE技術獲得杉木ASN基因的cDNA序列(ClASN1)和基因組序列,并對該基因在不同生長發育階段和逆境脅迫下的表達模式和Asn含量變化進行分析。結果表明:ClASN1基因cDNA全長1 609 bp,編碼443個氨基酸;生物信息學分析結果表明,該基因為含跨膜結構的不穩定親水蛋白,無信號肽,定位于過氧化物酶體,具有多樣的磷酸化位點;進化樹分析結果顯示,該基因與北美云杉和樟子松親緣關系最近;ClASN1基因組序列全長3 210 bp,含10個外顯子和9個內含子;qPCR結果表明,該基因從浸種24 h到幼苗期表達量呈上升趨勢,且在干旱脅迫、鋁脅迫和光暗處理下均可誘導表達;除鋁脅迫24 h和持續光照24 h外,ClASN1表達模式與Asn含量的變化趨勢相同,此結果表明ClASN1基因通過催化Asn的合成參與杉木幼苗的生長發育及脅迫響應。

關鍵詞 杉木;ASN基因;克隆;表達分析

中圖分類號 S791.27 文獻標識碼 A

Abstract In order to investigate the underlying mechanism of ASN gene of Cunninghamia lanceolata in the growth stages and under abiotic stresses, RT-PCR combined with RACE was employed to clone the complete cDNA sequence and DNA sequence from Cunninghamia lanceolata seedling, and the expression of ClASN1 gene and the Asn content under various growth stages and abiotic stresses were analyzed. The results showed that the complete cDNA sequence of ClASN1 was 1 609 bp, encoding 443 amino acids. The bioinformatics software predicted that ClASN1 protein was unstable and hydrophilic with transmembrane structure without signal peptide, located in peroxidase and with various phosphorylation sites. Anglicizing phylogenetic tree of ASN genes in different plants indicated that ClASN1 had the closest relative with Picea sitchensis and Pinus sylvestris. The full length of genomic ClASN1 was 3 210 bp, which contained 10 exons and 9 introns. qPCR results showed that the expression of ClASN1 increased with the time elapsed from seed germination to seedling stage, and was also induced under drought stress, aluminum stress and light dark stress, moreover, the general expression tendencies of ClASN1gene accorded with the content of Asn under various stages from seed germination to seedling growth and different stresses expect for aluminum stress 24 h and light stress 24 h. In conclusion, the above results suggested that ClASN1 may play a role in the various stages from seed germination to seedling growth and stress responses.

Key words Cunninghamia lanceolata; ASN gene; cloning; expression analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.05.016

氮素是植物生長發育所必需的大量元素之一,同時也是植物體內許多重要生物大分子的組成成分,如核酸、氨基酸和蛋白質等,因此,它對植物的產量和品質的形成具有重要的調控作用[1]。在當前高投入的農業生產模式下,通過增施氮肥是獲得植物高產的主要措施之一。但是,氮肥的過量施用不僅會顯著增加生產成本,導致大量無機氮在土壤中積累,而且還容易造成資源浪費甚至引起一系列環境問題[2]。因此,在保證植物產量的前提下,研究如何通過提高植物對氮的同化/利用效率達到“減施增效”的目的,對于改善環境污染和實現農業的可持續發展具有重要意義。

植物從土壤環境中吸收不同形態的氮素如銨態氮(NH4+)、硝態氮(NO3-)及氨基態氮后,NO3-首先經相關還原酶還原形成NH4+,隨后NH4+經過谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的作用催化形成谷氨酰胺和谷氨酸,它們是植物體內含氮化合物的前體,用于合成各種氨基酸[3]。植物天冬酰胺的合成主要通過天冬酰胺合成酶轉移谷氨酰胺的氨基到天冬氨酸形成的。由于天冬氨酸具有高氮碳比(N:C=4:2)和強穩定性等特點,是植物韌皮部內有機氮存儲和運輸的理想產物之一,在調控植物體內氮同化與循環中扮演十分關鍵的角色[4]。因此,作為調控該產物合成的關鍵酶——天冬酰胺合成酶被認為在植物氮代謝和植物體內氮的源庫關系調節中發揮著重要作用[5]。已有研究結果表明,在5個具有不同蛋白質含量的大豆種子中,幼苗葉片中天冬酰胺合成酶基因AS1的表達量與其種子中與天冬酰胺合成酶活性及種子中的蛋白質含量呈顯著正相關[6]。周麗慧等[7]研究也發現不同秈亞種或粳亞種的水稻品種內,天冬酰胺合成酶基因OsAS的表達量與籽粒蛋白質含量存在一定的關聯。Lam等[8]通過分子生物學手段直接證實了天冬酰胺合成酶在植物體內氮代謝和氮的源庫關系調節中的重要作用,通過表達擬南芥天冬酰胺合成酶基因ASN1,顯著增加了韌皮部中天冬酰胺的含量,促進了天冬酰胺從原組織(葉和莖)到庫組織(花和果實)的運輸,進而改善了擬南芥種子中氮營養的狀況。此外,有的研究結果還發現天冬酰胺介導的氮代謝的調節在調控植物應對生物和非生物脅迫過程中同樣發揮著重要的作用[9-10]。因此,開展氮素同化與利用相關基因的克隆和功能研究,有助于從更深層次闡明植物氮素同化利用的分子機制,為進一步利用分子生物學手段提高植物氮素利用效率提供理論依據。

天冬酰胺合成酶是廣泛存在于植物體內的氨基轉移酶家族成員,主要由一類由小基因家族所編碼[11]。目前已從許多植物中成功克隆到天冬酰胺合成酶基因(Asparagine Synthetase,ASN),如在擬南芥[12]、煙草[13]、玉米[14]、桑樹[15]、大豆[16-17]、小黑麥[18]、番茄[19]和水稻[20]等,但這些研究主要集中在一些草本植物中,而對于木本植物的研究較少[21]。杉木(Cunninghamia lanceolata)是我國南方重要的速生用材樹種,因其具有速生和材質優良等特點,在我國南方廣泛種植[22]。由于我國南方林地土壤屬于典型的富鐵鋁化酸性土壤,酸性土壤本身就不利于土壤中氮素的固持。此外,我國南方屬于典型的亞熱帶季風氣候,夏季高溫多雨,還容易引起土壤中可利用性氮素淋溶損失[23]。因此,長期以來氮素缺乏是限制杉木人工林林分生產力提高的一個重要障礙因子。因此,選育氮高效杉木新品種,提高杉木對氮的吸收與利用效率,是未來一段時間內森林培育學家開展杉木速生豐產林培育的一個重要研究方向,而探明杉木對氮素吸收利用的分子機制是開展杉木氮高效品種選育和遺傳改良的基礎。因此,本研究以杉木優良家系實生幼苗為研究對象,通過分離和鑒定杉木天冬酰胺合成酶基因ASN1,并分析其在不同生長發育階段及逆境脅迫下的差異表達情況及其與天冬酰胺(asparagine,Asn)含量變化之間的關系,以期為后續進一步揭示杉木氮素營養高效利用的分子機制和選育氮高效利用新品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

2013年3代杉木良種及其萌發的的實生幼苗,由福建省沙縣官莊國有林場提供。植物基因組DNA提取試劑盒、TIANScript cDNA第一鏈合成試劑盒、瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒購自TIANGEN公司,SMARTerTMRACE cDNA Amplification Kit試劑盒購自Clontech公司。

1.2 方法

1.2.1 材料處理 分別在浸種24 h、種子出芽、胚根伸長、幼苗4個階段進行取樣,用于qPCR分析。將萌發2周的杉木幼苗用1/2 Hoagland營養液培養2 d,然后分別進行干旱脅迫、鋁脅迫和光暗脅迫,并取樣進行qPCR擴增。干旱脅迫是用含有5% PEG-6000的1/2 Hoagland營養液進行0、6、12、24 h的脅迫處理,以不含5% PEG-6000的1/2 Hoagland營養液培養的幼苗作為對照。鋁脅迫是用含1 mmol/L AlCl3·6H2O的1/2 Hoagland營養液進行0、3、6、12、24、48 h鋁脅迫處理,結束時取樣分析,以不含1 mmol/L AlCl3·6H2O的1/2 Hoagland營養液培養的幼苗作為對照。光暗處理是將在正常光照周期(16 h光照/8 h黑暗)生長的杉木幼苗分別進行0、12、24、48 h的持續光照處理和持續黑暗處理,同時以光照周期16 h光照/8 h黑暗為對照處理。

1.2.2 總RNA和DNA的提取及cDNA合成 采用改良的CTAB法[24]提取杉木總RNA,采用植物基因組DNA提取試劑盒提杉木DNA,用紫外分光光度計和1%瓊脂糖凝膠電檢測總RNA和DNA的濃度和純度。根據TIANScript cDNA第一鏈合成試劑盒說明書進行保守區cDNA合成,采用SMARTerTMRACE cDNA Amplification Kit說明書進行3'RACE和5'RACE的cDNA合成。

1.2.3 引物設計和PCR擴增 根據GenBank中已登錄的與杉木親緣關系較近的物種ASN序列設計簡并引物用于保守區擴增,根據擴增測序得到的保守區序列分別設計3'RACE和5'RACE特異性引物,將獲得的保守區、3'RACE和5'RACE序列進行拼接,并在其起始密碼子和終止密碼子附近設計1對引物,用于ORF框驗證及基因組序列擴增。本試驗所用引物名稱及序列見表1。

保守區和5'RACE序列的PCR反應條件:94 ℃預變性3 min;94 ℃變性30 s,43~65 ℃退火30 s,72 ℃延伸40 s~2 min,35個循環;最后72 ℃延伸10 min。

3'RACE序列的PCR反應條件:94 ℃變性30 s,72 ℃退火2 min,5個循環;94 ℃變性30 s,70 ℃退火30 s,72 ℃延伸2 min,5個循環; 94 ℃變性30 s,68 ℃退火30 s ,72 ℃延伸2 min,20個循環。

1.2.4 目的片段回收、克隆和測序 采用瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒對目的片段進行回收,連接至pGEM-T-Easy載體上,并轉化大腸桿菌DH5α,挑取陽性克隆子委托北京六合華大基因生物技術公司進行測序。

1.2.5 生物信息學分析 利用DNAMAN和ORF Finder軟件對克隆獲得的天冬酰胺合成酶基因核酸序列進行拼接和開放性閱讀框預測。使用在線軟件對天冬酰胺合成酶基因所編碼蛋白的理化性質(ExPASy Protparam)、亞細胞定位(Psort)、信號肽(SignaIP 4.1 Server)、跨膜結構(ExPASy)、磷酸化位點(NetPhos 2.0 Sever)、卷曲螺旋結構(EMBnet Coils)、二級結構(GOR IV)、三級結構(SWISSMODEL)進行預測和分析。利用GSDS軟件預測內含子和外顯子的位置和數量。利用MEGA5.02(臨位相連法)構建系統進化樹。

1.2.6 qPCR擴增與分析 本研究采用SYBR Premix Ex Taq試劑和羅氏LightCyclerRNano儀器,以杉木β-actin基因為內參基因,β-actin-F和β-actin-R為qPCR上下游引物,采用3步法,分析杉木ANS基因在不同生長發育階段、干旱脅迫、鋁脅迫和光暗脅迫下的表達情況。相對表達量的算法參照[25-26]的方法進行計算。

1.2.7 杉木Asn含量分析 采用酶聯免疫分析法對不同生長發育階段、干旱脅迫、鋁脅迫和光暗處理下杉木Asn含量進行測定。

1.3 數據處理

采用Origin Pro 8.5對實驗數據進行整理及繪圖,并用SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 杉木ASN基因的cDNA全長序列擴增

以杉木cDNA為模板,用引物F1和R1進行PCR擴增,測序得到323 bp的保守片段(圖1-a)。以引物GSP1和GSP2分別進行RACE試驗,測序分別獲得了652 bp的3'序列和893 bp的5'序列(圖1-b、c)。利用DNAMAN軟件將所獲得的3段序列進行拼接,得到1 609 bp的杉木ASN基因cDNA全長。進一步利用引物F2和R2進行ORF驗證,測序得到1條與拼接結果相同的1 332 bp的ORF序列(圖1-d)。將該轉錄本在NCBI上進行核酸序列和氨基酸序列比對,顯示該轉錄本與北美云杉、樟子松等已登錄的多種植物ASN基因高度同源,證明已獲得1 609 bp的杉木ASN基因cDNA全長,其中5'UTR為127 bp,3'UTR為150 bp,開放閱讀框為1 332 bp,編碼443個氨基酸,將這個轉錄本命名為ClASN1。

2.2 杉木ClASN1基因組序列擴增及內含子分析

以杉木DNA為模板,用ORF引物F2和R2進行PCR擴增,測序得到ClASN1基因組的全長3 210 bp(圖1-e),將該序列與ORF的cDNA序列進行比對,除了內含子,其他序列完全一致。因此,所得序列為ClASN1基因的DNA序列。GSDS在線分析結果表明,該基因由10個外顯子和9個內含子組成,所有內含子的剪切位點符合GT-AG規則,所得序列結構見圖2。外顯子長度分別為73、95、162、81、222、137、81、87、108、288 bp,平均長度為133 bp;內含子長度分別為208、100、102、114、347、127、129、544、108 bp,平均長度為198 bp,其中最長為544 bp,占該基因組長度的17%。

2.3 杉木ClASN1基因的生物信息學分析

利用在線生物軟件對ClASN1基因所編碼的氨基酸序列進行生物信息學分析,結果發現ClASN1蛋白相對分子質量為49.4 ku, pI等電點為6.68;該蛋白由20種氨基酸組成,以亮氨酸(Leu)和丙氨酸(Ala)含量最豐富,比例均為9.5%,帶49個正電荷(Lys+Arg)和52個負電荷(Glu+Asp),總平均親水性和不穩定系數分別為-0.294和41.57,為親水的不穩定蛋白。

通過生物信息學預測分析結果表明,ClASN1蛋白定位于過氧化物酶體中,不含信號肽,為非分泌蛋白,且不具卷曲螺旋結構,在第66~86個殘基之間具有1個N末端朝外由外向內的跨膜結構,但該蛋白的確切信息則需要進一步通過相應的實驗予以驗證。磷酸化位點分析結果表明,該蛋白共有26個磷酸化位點,分別為絲氨酸(Ser)13個、蘇氨酸(Thr)9個和酪氨酸(Tyr)4個。GOR IV二級結構分析結果發現,該蛋白無規則卷曲和α-螺旋所占比例較大,β-折疊所占比例最小。SWISSMODEL三級結構分析結論與二級結構分析結論相符(圖3)。

根據MEGA5.02臨位相連法構建系統進化樹,結果見圖4,ClASN1基因與北美云杉和樟子松親緣關系最近,與擬南芥、紫云英的關系較遠。

2.4 杉木ClASN1基因的定量表達分析

2.4.1 杉木幼苗不同生長發育階段ClASN1基因的表達分析 以β-actin為內參基因,分析ClASN1基因在杉木幼苗不同生長發育階段(浸種24 h、種子出芽、胚根伸長、幼苗)的表達模式,結果見圖5,ClASN1基因在4個生長發育階段均有表達,且表達量隨生長時間的增加而顯著上升,其中在幼苗期表達量迅速增加,達到最高值,變化幅度大,說明ClASN1基因在該階段表現活躍 。

2.4.2 干旱脅迫下杉木ClASN1基因的表達分析 利用實時熒光定量PCR分析干旱脅迫下ClASN1基因的表達情況,結果見圖6,在干旱脅迫下,ClASN1基因整體表現出前期變化不明顯后期表達量顯著增加的變化趨勢。具體來說,在干旱脅迫6 h時,ClASN1基因的表達量與對照組相比并無明顯差異;當干旱脅迫12 h時,ClASN1基因的表達量快速且顯著增加,為對照組的3.8倍;繼續脅迫到24 h時,ClASN1基因的表達量繼續增加并達到最大值,此時ClASN1基因的表達量為對照的4.7倍。由此可見,杉木ClASN1基因可受干旱脅迫的誘導表達。

2.4.3 鋁脅迫下杉木ClASN1基因表達分析 由圖7可知,鋁脅迫下,杉木ClASN1基因的表達量均高于對照組,并表現出早期受誘導強烈表達,后期表達量有所下降并呈現波動變化,但仍高于對照的變化趨勢。具體來講,在鋁脅迫前6 h,ClASN1基因的表達量顯著上升,并在6 h時達到峰值,此時ClASN1基因的表達量為對照的26.8倍;之后當鋁脅迫至12 h時,其表達量急劇下降;鋁脅迫24 h時,其表達量又略有下降;而在鋁脅迫48 h時,ClASN1基因的表達量又有所上升;但在脅迫后期 (12~48 h) ,

ClASN1基因的表達量均顯著高于對照。由此可見,杉木ClASN1基因同樣可受鋁脅迫誘導表達,暗示其在杉木適應鋁脅迫環境過程中扮演著重要角色。

2.4.4 光暗處理下杉木ClASN1基因表達分析 為進一步明確杉木ClASN1基因是否同樣能對光照和黑暗產生響應,本研究進一步對持續光照和黑暗下杉木ClASN1基因的表達情況進行分析,結果見圖8,持續光照12 h和24 h均可誘導ClASN1基因的表達量增加,且在12 h時表達量急劇上升,達到最高值,之后又迅速下降,當持續光照48 h時,ClASN1表達量甚至比對照組低。而持續黑暗處理下,ClASN1基因的表達量雖有所變化,但整體變化幅度小,當持續黑暗12 h時達到最高值,在暗處理后期(24~48 h)ClASN1基因的表達量逐漸降低,但在整個過程其表達量均顯著高于對照處理,說明ClASN1基因在該黑暗條件下表達相對穩定,均受黑暗顯著誘導。比較持續光照12 h和持續黑暗12 h時的表達量,可發現持續光照12 h的表達量顯著高于持續黑暗12 h時的表達量,表明ClASN1基因對光照更為敏感。

2.5 杉木天冬酰胺Asn含量分析

采用酶聯免疫分析法對不同生長發育階段、干旱脅迫、鋁脅迫和光暗處理下杉木Asn含量進行測定,結果如下:杉木種子浸種24 h、種子出芽、胚根伸長、幼苗4個生長發育階段的Asn含量呈緩慢上升的趨勢(圖9),說明在杉木幼苗的生長階段,隨著幼苗的發育,植株代謝增強,需要大量的氮源,因而對天冬酰胺的需求也逐漸增加。干旱脅迫下,Asn含量整體呈升-降的變化趨勢,脅迫期間Asn含量均高于對照組,且當脅迫12 h時達到最高值(圖10)。鋁脅迫下,Asn含量均高于對照組,整體呈升-降-升-降的變化趨勢,其中6 h時Asn含量上升至最高值,12 h時有所下降,24 h時Asn含量又再度上升,隨后48 h又下降(圖11)。持續光照和持續黑暗下,Asn含量均明顯高于對照組,持續光照或持續黑暗前24 h時,二者Asn含量基本一致,且12 h和24 h的Asn含量基本保持不變,穩定維持在較高水平;48 h時Asn含量有所下降,但持續光照下的下降幅度較大(圖12)。

3 討論

氮是植物生長發育所必需的大量元素之一,在改善作物品質提高作物產量中起著十分關鍵的作用。然而,氮素缺乏一直是我國南方富鐵鋁化酸性土壤上森林生態系統所面臨的重要問題,它已成為制約我國南方杉木人工林林分生產力提高的主要障礙因子之一[27]。因此,選育氮高效杉木品種,提高杉木對氮的吸收利用效率已成為當前解決林地氮缺乏的有效途徑之一。利用分子生物學技術開展氮素同化與利用相關基因的克隆和功能研究則有助于闡明杉木氮素同化利用的分子機制,可為進一步利用基因工程手段培育氮高效利用杉木品種提供理論依據。

本研究從杉木實生苗中克隆得到一個杉木天冬酰胺合成酶基因ClASN1,進化樹分析結果表明該基因與北美云杉和樟子松親緣關系最近。天冬酰胺合成酶作為植物體內氮代謝關鍵酶廣泛參與植物體內各種生理過程,在調控植物體內氮的源庫關系、種子萌發、抗逆及抗病中都扮演著重要角色[4, 28-29]。通常情況下,在種子萌發過程中,首先會將存儲在胚乳中的營養物質活化供種子生長需要。早期研究表明,火炬松種子萌發12 d后,幼苗中的天冬酰胺含量占氨基酸總含量的比例由50%上升到70%[30]。Rozan等[31]也發現在扁豆類植物中天冬酰胺是其體內最重要的氨基酸,該類植物體內的天冬酰胺含量范圍在18.96~62.24 mg/g之間,在扁豆種子萌發4 d后,其幼苗體內天冬酰胺占氨基酸總量的比例由0%上升到40%~50%。由此可見,種子萌發和植物形態建成過程中天冬酰胺是植物體內氮的主要運輸形態之一,在調控種子萌發和植物形態建成過程中發揮著關鍵作用。此外,Wan等[6]研究表明大豆葉片的天冬酰胺合成酶基因AS1的表達量與天冬酰胺酶活及大豆種子中蛋白質含量呈顯著相關。類似的結果在水稻中也有觀察到[7]。Lam 等[8]通過分子生物學手段為天冬酰胺合成酶基因在調控植物體內氮的源庫關系提供了遺傳學證據,在擬南芥中過表達天冬酰胺合成酶基因ASN1,顯著增強了從源(葉)到庫(果莢)天冬酰胺的轉運,增加了種子天冬酰胺及蛋白質的含量。上述結果表明,無論在種子萌發過程中的氮的活化還是在種子發育過程中氮的存儲,天冬酰胺合成酶均在這些過程中扮演著關鍵角色。

本研究發現在杉木種子萌發成幼苗的不同階段中,植物體內ClASN1基因表達量不斷增加,與該結果對應的是其體內天冬酰胺的含量也在不斷上升,二者表現出相同的趨勢,這與前人的結果一致。該結果暗示在杉木從種子萌發到幼苗形態建成的不同階段中,ClASN1基因介導的天冬酰胺的合成可能在該過程中具有重要的調控作用。除了種子萌發可誘導植物ASN基因表達,增加Asn含量外,研究表明ASN基因表達還受多種因素誘導,如光照、碳水化合物、鹽脅迫和重金屬脅迫等均可顯著誘導該基因的表達[4]。ASN基因的這種復雜的表達調控模式暗示該基因可能在植物各種生理活動過程中扮演著不同角色。干旱脅迫和重金屬脅迫誘導的ASN基因表達,在先前的研究中也有報道[32]。本研究也發現干旱脅迫能誘導杉木ClASN1基因的表達,與基因表達一致的是杉木體內Asn含量也顯著增加,但到目前為止,干旱脅迫下誘導ASN基因表達的具體作用尚不完全清楚。一種可能的解釋就是在這些逆境脅迫條件下植物的光合能力顯著受抑,導致運輸到庫組織的碳水化合物減少,引起用于代謝的碳源不足,為維持體內碳氮平衡,植物氮同化能力也會相應下降,而蛋白質分解代謝就會增強,為植物呼吸和其他代謝等活動提供碳骨架[33]。與干旱脅迫結果類似,本研究中同樣發現鋁脅迫能顯著誘導杉木ClASN1基因的表達,與基因表達趨勢基本一致的是杉木體內Asn含量也顯著增加,且它們含量均顯著高于各自對照。

值得注意的是,本研究還發現在鋁脅迫下杉木體內Asn含量出現一定的波動現象(如第12、48小時杉木體內Asn含量出現一定程度的下降),這種波動現象表明在逆境條件下杉木體內Asn含量處于動態變化過程,而這種Asn含量實時動態調控過程尤其對于逆境脅迫下植物的生長發育尤為關鍵,同時也暗示植物能通過不斷整合自身發育和環境信號對相關基因的表達進行實時調控,進而實時調控相關酶活性和最終產物的含量,使植物更好地適應逆境脅迫。因此,這種Asn含量的波動現象從側面證實了Asn代謝可能在杉木適應鋁脅迫環境中扮演重要角色,而這有待后續研究進一步證實。此外,研究表明光照對ASN基因表達的調控比較復雜,一般而言,光能抑制ASN基因表達,而黑暗可誘導該基因的表達。但事實上,一些植物對光不敏感甚至光照能誘導ASN基因的表達[34-36]。本研究也發現光對杉木ClASN1基因表達的調控比較復雜,在光照早期表現出強烈的誘導,而在后期其表達量顯著低于對照。與其它植物類似,黑暗均誘導ClASN1基因的表達。前人與本研究結果共同表明,光對ASN基因復雜的表達調控暗示該基因在響應光照的不同階段扮演著不同的功能,至于杉木ClASN1基因在該過程中具體起著什么樣的作用有待后續進一步的研究。

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