大豆（Glycinemax）GmDREB5互作蛋白GmUBC13的特性及功能

• 作者: 于月华 徐东北 徐兆师 曲延英 李连城 田野 陈明 陈耀锋 韩巧玲 马亚男 马有志 高世庆
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 大豆 DREB类转录因子基因 泛素连接酶 蛋白质互作 基因功能
• 年，卷（期）: 2014,（18）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种?种质资源?分子遗传学
• 页码范围: 3534-3544
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.18.002

摘要

【目的】鉴定大豆抗逆相关转录因子 GmDREB5的互作蛋白，分析其互作蛋白 GmUBC13的特性及其生物学功能，解析GmDREB5提高植物抗逆性的分子机制。【方法】通过酵母双杂交系统，以大豆GmDREB5的AP2功能域为诱饵对干旱处理的大豆cDNA文库进行筛选，获得GmDREB5候选互作蛋白后通过酵母互作及体外Pull-down试验确定GmDREB5与候选蛋白之间的互作关系；同时，分析互作蛋白GmUBC13的进化关系、蛋白结构及亚细胞定位等特性；通过半定量RT-PCR分析其互作蛋白GmUBC13在干旱、高盐、低温等非生物胁迫和激素ABA处理下的表达谱；通过转化烟草鉴定GmUBC13的生物学功能。【结果】通过筛选大豆干旱处理的cDNA文库获得一个GmDREB5互作蛋白GmUBC13（ubiquitin conjugating enzyme 13），GmUBC13属于泛素结合酶蛋白家族，GmUBC13含有UBCc保守域（ubiquitin-conjugating enzyme catalytic domain）、与泛素连接酶E3互作的氨基酸残基以及高度保守的半胱氨酸催化位点。进化树分析表明，GmUBC13的氨基酸序列与拟南芥（Arabidopsisthaliana）含有16个成员的E2家族的第XV亚组的AtUBC13A、AtUBC13B以及水稻（Oryza sativa）的泛素结合酶蛋白Os01g0673600分别具有99%、97%和97%的同源性。酵母互作试验及体外Pull-down分析证明GmUBC13与GmDREB5蛋白之间存在相互作用。表达特性分析表明，GmUBC13受干旱、高盐、低温等非生物胁迫和激素ABA处理的诱导表达。GmUBC13在ABA的胁迫条件下，1 h开始有表达，10 h时表达量上升到最大，24 h稍微降低；在干旱和盐胁迫条件下，1 h开始表达，并随着胁迫时间的增长，表达量逐渐上升，24 h表达量达到最大；在低温胁迫条件下，GmUBC13受诱导较快，5 h表达达到最大，在10 h和24 h时未表达。蛋白亚细胞定位结果显示，GmDREB5蛋白定位在细胞核和细胞膜上，GmUBC13定位在细胞核中。基因功能鉴定结果证明，过表达GmUBC13的转基因株系GmUBC13-1、GmUBC13-2和受体对照 W38的幼苗在正常 MS 培养基上的生长状态基本相似，在不同浓度 PEG 胁迫条件下，转基因株系GmUBC13-1、GmUBC13-2和W38烟草叶片叶绿素含量都降低，根长和地上部生长都受到抑制，而转GmUBC13烟草的叶片叶绿素含量降低缓慢，转基因烟草各株系的根长、地面长度均高于对照W38，且在8% PEG处理条件下，转基因株系 GmUBC13-2的叶绿素含量、根长及地面长度与 W38的差异达极显著。将生长2周的转基因烟草株系GmUBC13-1、GmUBC13-2与W38移至营养土中控水处理21 d，复水处理6 d后显示，转基因烟草株系生长情况明显优于非转基因对照W38，且转基因株系的存活率显著高于对照W38，表明在烟草中过表达大豆GmUBC13可以显著提高转基因烟草的抗旱性。【结论】大豆泛素连接酶GmUBC13与抗逆相关转录因子GmDREB5互作，GmUBC13受各种非生物胁迫处理诱导表达，在烟草中过表达可以显著提高植物的抗旱性。