棉花钠尿肽基因GhPNP1的耐旱功能分析

文献类型： 中文期刊

第一作者： 刘小双

作者： 刘小双;刘廷利;袁洪波;张保龙;王荣富

作者机构：

关键词： 陆地棉;病毒诱导的基因沉默;干旱胁迫;功能分析

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2015 年 48 卷 12 期

页码： 2306-2316

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】分析棉花中钠尿肽Gh PNP1的结构特征、表达模式以及耐旱功能,并分析其耐旱机制,为将该基因应用于作物改良奠定基础。【方法】通过对从植物中水平转移到大丽轮枝菌中的钠尿肽基因AVE1进行同源性搜索,得到与AVE1蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列;使用MEGA5软件对AVE1蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树;利用MEGA和expasy在线工具进行蛋白序列分析;并根据编码该蛋白的核酸序列设计引物在陆地棉品种奥3503中克隆到其同源基因Gh PNP1。使用多种生物信息学软件分析Gh PNP1的分子特性,包括Gh PNP1编码蛋白的等电点、分子量、信号肽、进化关系等进行预测分析。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析Gh PNP1在不同器官部位的组织表达模式以及受到PEG模拟干旱胁迫处理后的表达模式。将Gh PNP1的c DNA序列连入CLCr V沉默载体中,构建Gh PNP1的病毒诱导基因沉默载体CLCr V:Gh PNP1,转入农杆菌,并通过和辅助载体CLCr VB共侵润2叶期幼苗进行叶片注射,获得Gh PNP1的沉默植株。利用PEG模拟干旱处理沉默植株检测其耐旱性,并测定沉默植株的失水率、相对含水量、丙二醛(MDA)含量、总抗氧化活性(T-AOC水平)、离子渗漏率等与植物抗逆相关的生理指标。【结果】从陆地棉奥3503中克隆到的Gh PNP1的开放阅读框长度为396 bp,编码131个氨基酸,信号肽长度为15个氨基酸,通过系统进化树分析Gh PNP1编码的蛋白含有保守的钠尿肽结构域,与可可树的PNP蛋白进化关系最近。Gh PNP1在棉花植株的根、茎、叶中均表达且在茎中表达量较高,PEG模拟干旱处理后根、茎、叶中的Gh PNP1均上调表达。Gh PNP1沉默后棉花植株耐旱性显著降低。在干旱条件下,Gh PNP1沉默植株的MDA含量、离子渗漏率、叶片失水率均高于对照的未沉默植株;而沉默植株的总抗氧化能力(T-AOC水平)、相对含水量显著低于对照的未沉默植株。【结论】从棉花中克隆得到一个植物钠尿肽基因,受干旱胁迫诱导上调表达,沉默后耐旱性降低。推测Gh PNP1可能通过c GMP信号途径参与棉花的干旱胁迫,在干旱胁迫下对棉花耐旱性起正调控作用。

分类号： S562

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