紫花苜蓿MsKTI3基因克隆及耐盐功能分析

文献类型： 中文期刊

第一作者： 吕缓缓

作者： 吕缓缓;李如月;刘青松;许蕾;徐嫣然;于浩洁;郭长虹;龙瑞才

作者机构：

关键词： 紫花苜蓿;胰蛋白酶抑制剂;过表达;盐胁迫;生理指标

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2025 年 58 卷 021 期

页码： 4497-4511

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】盐胁迫会对植物细胞造成严重损害，抑制植物生长发育，从而导致产量大幅下降。Kunitz型胰蛋白酶抑制剂（kunitz trypsin inhibitor,KTI）是一类具有代表性的丝氨酸蛋白酶抑制剂，在植物中主要参与调控生长发育、抵抗病虫害和非生物胁迫等生理过程。挖掘并解析紫花苜蓿KTI调控盐胁迫响应的分子机制，有助于为紫花苜蓿耐盐分子育种提供新的候选基因。【方法】从紫花苜蓿‘中苜4号’中克隆一个盐诱导KTI，命名为MsKTI3；利用生物信息学方法，深入分析MsKTI3及其编码蛋白的结构特征，并与其他物种的同源基因开展序列比对与进化分析；采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）方法分析MsKTI3在不同组织和胁迫下的表达模式；利用烟草瞬时表达系统对MsKTI3蛋白亚细胞定位进行分析；构建MsKTI3过表达载体，利用根癌农杆菌介导方法，成功获得过表达的转基因拟南芥株系；利用发根农杆菌介导法，获得根中过表达的紫花苜蓿植株，对相关株系进行盐胁迫条件下的表型分析和生理指标测定。【结果】生物信息学分析发现MsKTI3编码区序列（CDS）全长为627 bp，编码208个氨基酸，相对分子量为23 220.81Da，理论等电点为8.57。系统进化树分析表明MsKTI3与蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）MtKTI3的氨基酸序列具有较高的同源性，达到97%。表达模式进行分析结果表明MsKTI3在根中表达量最高，在NaCl(200 mmol·L-1)和ABA(150μmol·L-1)胁迫初期表达量总体呈现上调趋势。亚细胞定位结果表明MsKTI3蛋白定位于质膜中。利用农杆菌介导的方法获得12个过表达拟南芥株系。盐胁迫条件下，过表达MsKTI3拟南芥株系发芽率高于野生型，幼苗损伤程度低于野生型，过表达植株相对电导率（relative electrolyte leakage,REL）和丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量显著低于野生型（P<0.05），叶绿素（chlorophyll,Chl）含量和过氧化氢酶（catalase,CAT）活性显著高于野生型（P<0.05）。通过发根农杆菌将MsKTI3转入紫花苜蓿根中，表型分析发现根中过表达MsKTI3能增强紫花苜蓿耐盐性，根系过表达植株的CAT活性高于对照植株。【结论】MsKTI3在盐胁迫过程中发挥正向调控作用，过表达MsKTI3可提高植物耐盐性。

分类号： S541.9

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