假禾谷镰孢细胞凋亡基因FpTatD的鉴定与表达分析

• 作者: 丁胜利 侯莹 施艳 李洪连 陈琳琳
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 假禾谷镰孢 细胞凋亡 TatD核酸酶 基因克隆 表达分析
• 年，卷（期）: 2016,（12）
• 所属期刊栏目: 植物保护
• 页码范围: 2301-2309
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.12.006

摘要

【目的】鉴定和克隆假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)细胞凋亡相关基因FpTatD，分析FpTatD在假禾谷镰孢菌丝、分生孢子和侵染不同时期的表达，为探索细胞凋亡在假禾谷镰孢侵染过程中的功能提供理论依据。【方法】从GenBank获得模式物种已知的TatD氨基酸序列，利用BLASTP的方法在镰孢中鉴定TatD同源蛋白，并构建进化树；分别以假禾谷镰孢的基因组DNA和cDNA为模板，通过PCR方法克隆假禾谷镰孢FpTatD的基因序列和开放阅读框（ORF）序列；利用实时荧光定量PCR方法分析FpTatD在假禾谷镰孢生长、产孢及侵染不同时期的表达；利用转录组测序方法分析FpTatD在假禾谷镰孢与感病小麦和抗病小麦互作中的表达差异。【结果】镰刀菌中有4个保守的TatD同源蛋白，与其他物种的TatD蛋白构建系统进化树，发现TatD在进化上分成两个大的分支，第一个分支的TatD在所有物种中都非常保守，包括镰刀菌的TatD1和TatD2，第二个分支的TatD蛋白属于植物和真菌特有的，包括镰刀菌的TatD3和TatD4；克隆假禾谷镰孢的FpTatD1、FpTatD2、FpTatD3、FpTatD4基因长度分别为993、1331、1227、1176 bp，ORF区长度为993、1182、1227、1176 bp。FpTatD25′端包含两段长度为94和55 bp的非编码序列，FpTatD1、FpTatD3和FpTatD4均不含非编码序列。4个FpTatD编码蛋白质的分子量大小分别为36.37、43.13、45.59、44.25 kD。蛋白结构和序列分析显示FpTatD蛋白均具有明显的DNase结构域以及大部分保守的氨基酸位点；实时荧光定量PCR分析显示，FpTatD1和FpTatD2在假禾谷镰孢中的表达量高，且在侵染初期阶段明显诱导表达，尤其是FpTatD1在侵染36 h和3 d时分别上调表达8.8倍和7.6倍；而FpTatD3和FpTatD4表达量非常低，且在不同阶段的表达量无明显变化，说明FpTatD1和FpTatD2在假禾谷镰孢中起主要作用；通过分析假禾谷镰孢与感病小麦国麦301和抗病小麦周麦24互作的转录组数据，与实时荧光定量PCR结果一致，FpTatD1和FpTatD2表达量高，并在侵染阶段上调表达，而且相对于假禾谷镰孢与感病小麦的亲和互作中，其与抗病小麦的非亲和互作中，FpTatD诱导表达倍数更高。【结论】假禾谷镰孢细胞凋亡相关基因FpTatD可能参与病原菌与寄主的互作过程。