具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
实施例1:4℃低温胁迫下红椿稳定表达的内参基因筛选
1)材料选择及处理方法:
选择一年生、长势一致红椿无性系苗木,置于光照培养箱内(光照条件:60lx光照16h,28℃;黑暗8h,22℃;70%RH)预培养7d后分别做以下处理:在4℃胁迫0、6、12、24、36h后采取叶片;在茉莉酸甲酯(MeJA)胁迫下0、6、12、24、36h后采取叶片;在0%、5%、10%、20%、30%的PEG6000胁迫7d后采取叶片。同时,采取多年生红椿植株的花、成熟叶(选取的是从顶芽起最后三个叶的最后四个小叶)、嫩叶(选取的是从顶芽起前三个叶的前三个小叶)、芽(选取的是顶部的第一个芽,即顶芽)、嫩茎(选取的是从顶芽起1-6cm部分)及根作为不同部位的材料。每个时间点、每个处理、部位三个生物学重复,液氮速冻,-80℃保存。
2)RNA的提取与检测:
利用HiPure HP Plant RNAKit B(Magen)分别提取红椿叶片及其他部位的总RNA(提取方法与试剂盒说明书一致);首先利用琼脂糖核酸电泳检测RNA的完整性,1*TAE缓冲液,1%琼脂糖凝胶,在150V电压下电泳15min;然后用全自动核酸蛋白快速检测仪对RNA的浓度和质量进行检测(选取OD260/280在2.0-2.2的RNA用于后续实验)。
红椿DNA的提取:利用天根植物基因组DNA提取试剂盒(DP305)提取红椿叶片的DNA,用于扩增候选基因的gDNA片段。
3)cDNA的合成:
取0.5ug红椿的总RNA用于反转录,反转录试剂盒为HiScript II Q RT SuperMixfor qPCR(+gDNA wiper)(Vazyme);
4)候选内参基因的筛选:
查阅相关文献,结合红椿转录组数据,初步筛选一些内参基因,然后将初筛的内参基因在NCBI-Blast数据库中进行比对,选出与数据库中同源性较高的基因作为候选内参基因;
5)候选内参基因内含子与外显子区域的获得:
根据红椿转录组数据设计候选内参基因(PGK2、60s-L18、Histone-6、PP2C57、PP2C59、Histone-1、UBC5B、UBC17、Actin-7、SAMDC、EF2、CYP95、EF1-α、18S rRNA、60s-L13、TUBα-3、MUB1、TUBα-5、CYP26-2、TIP41)的克隆引物(表1),以红椿DNA和cDNA为模板,克隆候选内参基因的gDNA序列(图1)和CDS序列(图2),连接到pEasy-Blunt3载体上测序得到候选内参基因的gDNA序列和cDNA序列,在NCBI-Blast数据库进行序列比对分析,获得候选内参基因的外显子区域和内含子区域。
表1 克隆候选内参基因gDNA和CDS序列的引物
注:F为正向引物;R为反向引物。
6)特异性引物的设计及检测:
遵循荧光定量PCR引物设计的原则,在NCBI-Primer数据库中进行跨内含子设计荧光定量PCR引物(表2),以红椿cDNA为模板,通过普通PCR对引物特异性进行初步检测(图3)。
表2 荧光定量PCR引物及标准曲线详情
注:F为正向引物;R为反向引物。
7)荧光定量PCR引物标准曲线的建立:
将反转录的cDNA稀释成6个浓度梯度(稀释倍数为1000、200、40、8、1.6、0.32),作为标准曲线建立的模板,对每一对引物(表2)进行荧光定量PCR。
8)荧光定量PCR:
以反转录的cDNA为模板,对每一个内参基因进行荧光定量PCR扩增,获得Ct值;扩增程序为:95℃预变性30s;95℃变性15s,60℃退火20s,72℃延伸10s,运行40个循环;用得到的Ct值绘制标准曲线,得到各候选内参基因的扩增效率和斜率,候选内参基因引物扩增效率均在90%-110%之间(表2)。20个候选内参基因其对应的荧光定量PCR引物扩增后的熔解曲线如图4所示。
9)内参基因稳定性分析:
利用△Ct、GeNorm、NormFinder、BestKeeper四种统计分析的方法对候选内参基因的稳定性进行分析。所有候选内参基因在叶片和嫩茎中的Ct值均分布在10-30之间,均符合内参基因表达量的要求。
通过geNorm软件计算各个候选内参基因在胁迫表达稳定性平均值M值,并对内参基因的表达稳定向排序。以0.15为阈值,通过标准化因子配对差异分析(Vn/n+1)值来判断内参基因的最佳数目。
4℃低温胁迫下分析结果如图6A所示,红椿候选内参基因在低温胁迫下稳定性由强到弱依次为60s-L18/CYP95>18S rRNA>TUBα-3>PGK2>Actin-7>EF1-α>PP2C57>UBC17>EF2>UBC5B>SAMDC>PP2C59>Histone-1>60s-L13>TIP41>TUBα-5>Histone-6>MUB1>CYP26-2。
茉莉酸甲酯胁迫下分析结果如图6B所示,红椿候选内参基因在茉莉酸甲酯胁迫下稳定性由强到弱依次为UBC17/CYP95>EF1-α>Histone-1>EF2>TIP41>Histone-6>Actin-7>18S rRNA>UBC5B>PP2C57>PGK2>TUBα-3>TUBα-5>60s-L18>60s-L13>MUB1>SAMDC>PP2C59>CYP26-2。
PEG6000胁迫下分析结果如图6C所示,红椿候选内参基因在PEG6000胁迫下稳定性由强到弱依次为PP2C57/EF1-α>MUB1>PP2C59>Histone-6>UBC5B>EF2>PGK2>18S rRNA>Actin-7>60s-L18>CYP95>SAMDC>CYP26-2>UBC17>TUBα-5>TIP41>TUBα-3>Histone-1>60s-L13。
红椿不同部位分析结果如图6D所示,候选内参基因在红椿不同部位下稳定性由强到弱依次为18S rRNA/TUBα-3>PGK2>TIP41>EF1-α>EF2>Histone-1>Actin-7>PP2C59>CYP95>UBC5B>60s-L18>UBC17>SAMDC>60s-L13>TUBα-5>MUB1>PP2C57>Histone-6>CYP26-2。
同时geNorm用于确定准确定量的最优内参基因数目,在第n个标准化因子和第n+1个标准化因子之间分析配比差异。分析结果如图7所示,在不同胁迫下V2/3<0.15,即红椿在不同胁迫下稳定表达的内参基因组合最小数目是2,即最佳内参组合为:低温胁迫(60s-L18、CYP95);茉莉酸甲酯胁迫(UBC17、CYP95);PEG6000胁迫(PP2C57、EF1-α):不同组织部位(18S rRNA、TUBα-3)。其对应的特异性引物如表2所示。
NormFinder软件分析如图8所示,Stability value的值越小,该基因越稳定。
低温胁迫下20个候选内参基因的稳定性排序为CYP26-2<MUB1<Histone-6<TUBα-5<TIP41<60s-L13<PP2C59<Histone-1<SAMDC<UBC5B<CYP9518SrRNA<EF2<60s-L18<EF1-α<PP2C57<UBC17<PGK2<TUBα-3<Actin-7,如图8A所示;
茉莉酸甲酯胁迫下20个候选内参基因的稳定性排序为CYP26-2<PP2C59<SAMDC<60s-L13<60s-L18<MUB1<TUBα-5<TUBα-3<Histone-6<PGK2<EF2<TIP41<Histone-1<EF1-α<Actin-7<PP2C57<UBC5B<CYP95<UBC17<18S rRNA,如图8B所示;
PEG6000胁迫下20个候选内参基因的稳定性排序为60s-L13<Histone-1<TUBα-5<CYP26-2<60s-L18<CYP95<PGK2<UBC17<TUBα-3<TIP41<Actin-7<EF1-α<SAMDC<EF2<PP2C57<PP2C59<UBC5B<MUB1<Histone-6<18S rRNA,如图8C所示;
在红椿不同组织部位下20个候选内参基因的稳定性排序为CYP26-2<Histone-6<PP2C57<MUB1<60s-L13<TUBα-5<SAMDC<60s-L18<UBC17<Histone-1<A ctin-7<UBC5B<EF2<EF1-α<CYP95<PP2C59<TIP41<PGK2<TUBα-3<18S rRNA,如图8D所示。
BestKeeper是通过计算候选内参基因CP值的变异系数(CV)和标准差(SD)的大小来比较各候选内参基因的稳定性,变异系数和标准差越小,稳定性越好。表3(及图5)结果显示,在低温胁迫下,18S rRNA稳定性最强;在MeJA胁迫下,60s-L18稳定性最强;在PEG6000胁迫下,CYP26-2稳定性最强;在红椿不同组织部位中中,Histone-6稳定性最强。
表3 候选内参基因的稳定性(BestKeeper)
实施例2:对红椿的MYB基因表达量进行定量分析
为了验证筛选出来的内参基因的准确性及稳定性,用geNorm软件分析中在低温胁迫下最稳定的的两个内参基因及组合(60s-L18,CYP95,60s-L18+CYP95)与最不稳定的两个内参基因(CYP26-2,MUB1)分别定量验证基因MYB在低温下胁迫0、6、12、24、36h的表达量;用geNorm软件分析中在MeJA胁迫下最稳定的两个内参基因及组合(UBC17,CYP95,UBC17+CYP95)与最不稳定的两个内参基因(CYP26-2,PP2C59)分别定量验证基因MYB在MeJA胁迫0、6、12、24、36h的表达量;用geNorm软件分析中在PEG6000胁迫下最稳定的两个内参基因及组合(PP2C57,EF1-α,PP2C57+EF1-α)与最不稳定的两个内参基因(60s-L13,Histone-1)分别定量验证基因MYB在0%、5%、10%、20%、30%PEG6000胁迫下的表达量;用geNorm软件分析中在红椿不同组织部位最稳定的两个内参基因及组合(18S rRNA,TUBα-3,18S rRNA+TUBα-3)与最不稳定的两个内参基因(CYP26-2,Histone-6)分别定量验证基因MYB在花、成熟叶、嫩叶、芽、嫩茎、根中的表达量。最后利用2-△△Ct法计算验证基因的相对表达量,△Ct=Ct(目的基因)-Ct(内参基因),△△Ct=△Ct(处理)-△Ct(对照),2-△△Ct=相对表达量。
低温胁迫下MYB基因的相对表达量如图9A所示,利用两个最稳定内参基因60s-L18和CYP95定量时,MYB基因的表达量均呈现出12h上调后在24h出现明显下调,在36h再次上调,表达趋势和相对表达量基本一致;而用CYP26-2定量时,MYB在36h继续下调;MUB1定量时,MYB随时间加长一直上调,且在同一时间处理下,相对表达量与最稳定的两个内参基因定量的MYB的表达量差异较大。
MeJA胁迫下MYB基因的相对表达量如图9B所示,用最稳定的两个内参基因及其组合定量MYB基因时,表达量和表达趋势基本一致;用CYP26-2定量时,表达趋势基本一致,但是在6h和12h的表达量相对较高;用PP2C59定量时,表达量差异较大且表达趋势不一致。
PEG6000胁迫下MYB基因的相对表达量如图9C所示,用最稳定的两个内参基因及组合定量时,MYB的表达量和表达趋势区域一致;用60s-L13和Histone-1定量时,表达趋势和表达量相差较大。
在红椿不同组织部位中,MYB基因在各个组织相对于成熟叶的表达量如图9D所示,用最稳定的两个内参基因及其组合定量MYB基因时,表达量和表达趋势基本一致;用CYP26-2定量时,MYB表达趋势和表达量的差异较大;用Histone-6定量时,表达趋势不一致且表达量也相差较大。
综合上述实验发现,使用筛选的稳定的两个内参基因及组合标准化定量分析时其结果一致;用不稳定的内参基因标准化分析时,定量结果差异较大。
序列表
<110> 华南农业大学
<120> 红椿的内参基因及其引物和应用
<160> 21
<170> SIPOSequenceListing 1.0
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<212> DNA
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gcctggatgc cttgtatgtt g 21
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tccaaggatg gtcagactcg 20
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atgtacaagg aatacagaga cacaactctt aacggtgctg ttgagcaaat gtacactgag 60
atggcatctc gccatagggt gaggtttcct tgcattcaaa tcattaagac agccaccatt 120
cctgcaaagc tctgcaagag ggaaagcacc aagcagtttc ataactccaa aatcaaattt 180
cccttggttt tcaggaaggt taggccccca actaggaagc tcaagacaac atacaaggca 240
tccaggccta acttattcat gtaa 264
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ttaaataaaa taccagatcg ggaaaaatcg gtaaacataa agaataactg agtgagaaaa 60
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acttctgtta gatttagcat ctgcttcaat gccattgctc cgctgctctc cgttctcttt 180
gggagttcct tcatcctctt cctttgcaaa catgtcaaca tcctggctct ttttatgaag 240
aagggaagca gcttctttct ccacagctaa agcagactta ttcccacctg aagattatta 300
aaaaaaagat gtagcataaa actcaaaagc tatttaagaa tcgaccatcc gaagaaatat 360
ccaaaacata gatgaattca caaagtgctt cctttataag ccaagaccat ttaagaatgt 420
atttgtgttc taattaattg ccaagcagac agcacacgct tcccaaccct tgaccttgtg 480
caaggttgca taggtatgaa aggtggtaga agcacatcct attcctccat gtaccagatt 540
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gagatctgga cagaaaataa tctaagattg caaatatgaa aaggaagcaa tttctaggtt 720
taacattagc taatattgca aaaccaatca atattaaaac gtaacagcaa tcagctaact 780
gggagattac ctgctttctg agaaggttct ttctgtttcc tttcttttcc ttgaacatca 840
agatcatctt tgctactact atcacttgta ctatcgctgt cagtgtctga aagactatcc 900
aatgacctaa taaaaaggaa gcgaattata aacacatatt ggcttacatt cgtagatgga 960
agaagactgc aaaaggtact acatgctatg cagccatatt tggatgggat tttgtgataa 1020
ttaacaaact aaacatgata cttgagaatt atagatattg tagatacaac cttttagatc 1080
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atgattccat ctcagaatct gaggaagtct ctgaatcaga ggaagagtat cttctcttct 1320
tcctcttgtt tcttgaagat ttcttgtcct tccccttcct ccgggcttca tggttgctac 1380
catcaaggga agcatctttt gccattttca atttgtttcc tttcctttta tctgtgcaaa 1440
aagaaacaat caacttaata tataatattg acaatcaata cttaaaaggc aagaaccact 1500
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<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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ctttctgtaa atctttgagc tccttcaaga tgcgtttcga cgccat 1546
<210> 18
<211> 1359
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 18
tcaaatttca catttcggat tgaagaaaat gtgagctaga agggaaagca aatacaagta 60
ggacaaaatt tgaagaacag gaaaacacac ccatccacct gcttctctga ttcttttaat 120
ttcttgaaga gaggcctgat tgcttccata aggccgatga ggattagtca gtatatctgc 180
ttttccagaa cgagatagaa cctgcatcaa aatatcaatt aagagaaaac aaaaatcata 240
aaatatttaa aggttttatt ctattcaatg tgaagagaaa aatttggaat actacaagag 300
ctgcccttct tgtacgtacc acgcatgagt caccaatatg tgagatgaac aaatcaccgc 360
ctccaatgat cataacagtc gccgttgaac cggattcatc cttctccgca ttcgtgtcaa 420
gcctttacaa aaaccaaaca ccatcgagat cttcaatgcc atgatataga tttcacaata 480
atcttacact gtatgtacta ttacatacag atttccatgg aaaagaataa ttttcgctca 540
aaccatcaat cgccttacca attcaacaat tttgcatcag cattttcaaa agcctcctgt 600
aatgccttcc taatggcatt gaaatctttt tctctcaaag caatccgcct tgtaaagctg 660
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taaacaaatt atagaattga agtagtacca tatacaatat tcacttcata aatggaataa 780
tcctgaactg tagttaagat ttatgaacta atgataatta gttatttatt atcatacaca 840
tataaaatta ttctaaaaac ttctcaagct gagagaacat caatataact gaacatttca 900
ttagctttta tcgattggct taagcttttt ggtcaaatag tgaacccacg attacacaag 960
atgcatatag aacacaaaat cataataaca acaaattagt aagaatatca gaacttaatc 1020
atattggcca aacctaagaa acttgacaga agagactcca ccatggccat caaaaacagc 1080
tgcaaaagag aacccatcca agccatccga ttgtacaata acatcatctt ccatttcttc 1140
acgtgggccc tgaaaactcg ccgaccccca tcggattcca ccaactccac tcaacgaaga 1200
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taaaagaaat ctctgtaact gctgactcaa caacgccat 1359
<210> 19
<211> 1217
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 19
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gaaaccgaca ttgtcaccag gaagggcctc ctggagagct tcgtggtgca tctcaacaga 300
cttaacttca gtggtcagtc ctgagggacc aaaagtaaca accataccgg gcttcaggac 360
accggtctca acacgaccca ctggaacagt tccaatacca ccaatcttgt acacatcctg 420
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ttcacaccaa gagtaaaagc aagcaatgca tgctcacgag tctgaccatc cttggagata 840
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tagtactttg tggtctcaaa cttccacaag gcaatatcaa tggtaatacc acgctcacgc 1020
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accttctcct tacccat 1217
<210> 20
<211> 1922
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 20
atgaacagaa tgggtgagaa agagcacaat gataatgtag aaagaagcta acaggactga 60
gggagaacaa gaggtgaatc tagtgggtcc tcccgaggaa gagaatcaag aatcaaataa 120
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acaggagaaa ctttgttcct taattgttct ctatctatat ttatttttct tgaaagattt 780
tacttaaaag agttgcatta tactcttggt ttcgcagaat gttaaggagc tggtagtaca 840
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tg 1922
<210> 21
<211> 2575
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 21
tcaataatct tcaccttcct cttcatcgtc aacaccttct gcaccaactt cctcataatc 60
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accgacatac cagtgcacaa atgccctctt ggcatacatg agatcaaatt tgtgatcaat 180
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cttggccagg tcacccccgg gtacaacagt tggcggctga tagttaatac cacatttgaa 300
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cagaaataag ctgctctggg tggaaaagtt ggcggtaagt accggtccta acttcatcga 1560
tgacagttgg ttcaagatca acaaacacag ctcttggcac atgcttgcca gcgctagttt 1620
cactgaagaa cgtattgaag gcatcatggg caacacccac tgaagtgtca ctgcacacac 1680
caatatttag aaagggcggt caatataatt tttcacctaa atctgagtaa acatactaaa 1740
acaaaaagca atattgtgca aacattcaac cagaatatta ttttcttgca aggaaaaaag 1800
ttaattgtag aatgtataga aattttgggc caaattcttg aactattata ctgctataat 1860
tcatccttat tcatccaaat tagctctaac cttctcatta aaaccaaaaa ggataaatca 1920
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