Идентификация гена CsDET2 и анализ его реакции на фотопериод и абиотический стресс у чайного растения

Чайное растение (Camellia sinensis) является важной листовой экономической культурой в Китае, чей рост и развитие регулируются фитогормонами. Брассиностероиды (БР) – один из шести основных классов фитогормонов, которые участвуют в регуляции роста, развития и ответных реакций чайного растения на стрессовые условия. Стероидная 5α-редуктаза является ключевым ферментом в Pathway биосинтеза брассиностероидов у растений. Для изучения характеристик стероидной 5α-редуктазы у чайного растения был клонирован ген CsDET2 из сорта 'Шучучао'. Были проанализированы физико-химические свойства, вторичная и третичная структуры, характеристики последовательности, филогенетическое древо, субклеточная локализация, цис-регуляторные элементы промотора кодируемого белка, а также исследованы паттерны его экспрессии в различных органах, при абиотическом стрессе и в условиях фотопериода 12 часов света/12 часов темноты (12С/12Т). Результаты показали, что открытая рамка считывания (ORF) CsDET2 составляет 783 п.н., кодируя 260 аминокислот. Молекулярная масса белка CsDET2 – 30 158,97 Да, теоретическая изоэлектрическая точка (pI) – 9,28. Белок в основном состоит из α-спиралей и случайных колец и содержит типичный Steroid dehydrogenase домен. Множественное выравнивание аминокислотных последовательностей DET2 из 15 видов показало консервативность последовательности на уровне 78,25%. Анализ филогенетического древа показал, что CsDET2 наиболее близок к AfDET2 из Actinidia arguta (киви аргута). Эксперименты по субклеточной локализации подтвердили нахождение CsDET2 в цитоплазме. Анализ цис-регуляторных элементов выявил, что промоторная область CsDET2 содержит 4 типа свет-чувствительных элементов, 4 типа элементов ответа на стресс, 3 типа элементов ответа на гормоны и 5 сайтов связывания транскрипционных факторов. Результаты количественной ПЦР в реальном времени (qRT-PCR) показали, что CsDET2 экспрессируется во всех органах, с максимальным уровнем экспрессии в старых листьях. При фотопериоде 12С/12Т экспрессия CsDET2 в дневное время сначала снижалась, а затем повышалась, в то время как в ночное время сначала повышалась, а затем снижалась, причем общий уровень экспрессии ночью был выше, чем днем. Экспрессия CsDET2 регулируется фотопериодом, реагирует на абиотические стрессы, такие как высокая температура и засоление, а также модулируется экзогенным гиббереллином. Данное исследование закладывает основу для дальнейшего изучения функции стероидной 5α-редуктазы у чайного растения.