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蛋白結構域，但因它們所在的染色體、細胞亞環境的差異使得功能上呈現多樣化，其中的SlTFT3可能參與番茄的抗病應答，通過啟動子分析預測可為后續的功能驗證提供參考。生物信息學分析結果表明：SlTFT3啟動子中可能的轉錄起始位點是位于序列的2844-2894的T，SlTFT3基因啟動子上具有真菌誘導反應元件、熱應激反應順式作用元件、防御和應激反應中的順式作用元件等，可能與抗逆反應相關。

關鍵詞 番茄；14-3-3；SlTFT3；啟動子；生物信息學分析

中圖分類號：S858.28 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.18.098

1 研究背景

番茄（Solanum lycopersicum）營養豐富、產量高、適應性廣，其果實富含多種維生素、糖類、有機酸和無機鹽等，是全世界栽培最為普遍的蔬菜作物之一[1-2]。設施蔬菜常因低溫、弱光、高濕等逆境，導致病害嚴重，從而引起番茄果實產量和品質下降。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境下生存能力的一個重要標準就是植物識別并對逆境做出反應的速度。植物中的橋梁蛋白14-3-3在植物應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]，但是隨著克隆技術的發展，大量研究表明該蛋白幾乎存在于所有真核細胞生物中。14-3-3蛋白能夠與多種靶蛋白相互作用來調節靶蛋白活性，進而調控細胞的多種生理過程[5]。14-3-3蛋白序列高度保守，不同家族成員在結構上都表現出極大的相似性，然而不同的家族成員行使不同的功能。它們不但在代謝、信號轉導、脅迫響應、細胞周期調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]，但目前關于14-3-3蛋白在植物體應對病原體響應的證據還不充分。

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

2 材料與方法

2.1 啟動子序列的獲得

利用NCBI網站下載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分析其必要的結構域，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

結合BDGP和TSSP網站預測出起始位點的位置，確定最有可能的轉錄起始位點的位置。

2.3 啟動子轉錄起始位點

利用PlantCARE網站分析啟動子順式作用元件位置及功能，再結合NCBI上截取的啟動子序列，進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系，從而分析預測的順式作用元件的正確性，結合順式作用元件的功能，分析啟動子的作用。

3 結果與分析

3.1 啟動子序列

利用NCBI網站找到SlTFT3的基因序列并且利用NCBI上的Blast軟件截取其啟動子序列，經驗證截取的序列為基因啟動子序列（如圖1）。

3.2 啟動子轉錄起始位點分析

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

3.3 順式作用元件

根據預測結果發現，SlTFT3啟動子上具有真菌誘導反應元件、熱應激反應順式作用元件、防御和應激反應中的順式作用元件等（見表1）。

4 討論

應用生物信息學方法預測基因啟動子可能的調控元件，具有高效、經濟的優點，對進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雜的調控機制。這些順式作用元件與相應的轉錄因子結合，發揮著多種功能，其中含有真菌誘導反應元件、熱應激反應順式作用元件、防御和應激反應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答生物脅迫上具有潛在的重要作用。

除了可能參與調控抗病響應之外，番茄SlTFT3啟動子上還含有光響應順式作用原件、與分生組織特異性激活相關的順式作用調控元件、參與干旱誘導的MYB結合位點、玉米醇溶蛋白代謝調控順式作用調控元件和參與晝夜控制的順式作用調節元件等多個順式作用原件，說明其還可能參與光合作用、細胞分裂、抗旱、醇溶蛋白的代謝及植物的晝夜節律調控等多種生理過程，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分析結果，可以為后續14-3-3蛋白的調控機理的研究提供參考。

參考文獻：

[1] 霍建勇，劉靜，馮輝，等.番茄果實風味品質研究進展[J].中國蔬菜，2005，1（2）：34-36.

[2] 崔娜，李天來，趙聚勇.外源生長素PCPA對番茄果實蔗糖代謝的影響[J].北方園藝，2008（5）：8-12.

[3] Alexander RD，Morris PC.A proteomic analysis of 14-3-3 binding proteins from developing barley grains[J].Proteomics，2006，6（6）：1886-1896.

[4] Moore BW.Specific acidic proteins of the nervous system[J].Physiological and Biochemical Aspects of Nervous Integratin，1967（34）：343-359.

[5] Aitken A.14-3-3 proteins： a historic overview[J].Semin Cancer Biol，2006，16（3）：162-72.

[6] Chevalier D，Morris E R，Walker J C.14-3-3 and FHA domains mediate phosphoprotein interactions.[J].Annual Review of Plant Biology，2009，60（1）：67-91.

[7] Boston P F，Jackson P，Kynoch P A M.Purification，

Properties，and Immunohistochemical Localisation of Human Brain 14-3-3 Protein[J].Journal of Neurochemistry，2010，38（5）：1466-1474.

[8] Elia A E H，Yaffe M B.Phosphoserine/Threonine Binding Domains[J].Current Opinion in Cell Biology，2001，13（2）：131-138.

[9] Wu K，Rooney MF，Ferl RJ.The Arohidopsis 14-3-3 multi-genefamily[J].Plant Physiol，1997，114（4）：1421.

[10] 郭晉艷，鄭曉瑜，鄒翠霞，等.植物非生物脅迫誘導啟動子順式元件及轉錄因子研究進展[J].生物技術通報，2011（4）：16-20.

（責任編輯：趙中正）