小白菜GAD基因克隆及高氮条件下外源GABA的诱导表达分析

• 作者: 吴晓蕾 宫彬彬 张颖 李敬蕊 田真 高洪波
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 学科: 农学
• 关键词: 小白菜 γ-氨基丁酸(GABA) 谷氨酸脱羧酶基因(GAD) 克隆 基因表达分析
• 年，卷（期）: 2017,（8）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告
• 页码范围: 1217-1227
• 页数: 11页
• 分类号: S634.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2017.08.002

摘要

谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)是生物体内普遍存在的一类胞内酶,主要分布于细胞质中,是催化谷氨酸脱羧反应的关键限速酶,产物γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)具有调节植物生长发育、抵抗非生物胁迫等功能.本研究以小白菜‘五月慢’(Brassica campestris ssp.chinensis)为材料,采用同源序列法克隆了小白菜谷氨酸脱羧酶基因(glutamic acid decarboxylase gene,GAD) (GenBank登录号为KP852557);采用浸种和外源添加处理,检测了高氮水平下外源GABA对小白菜生长、GAD基因和酶蛋白表达及酶活性的影响.结果表明,小白菜GAD含有一个长为1 485 bp的开放阅读框,编码494个氨基酸,蛋白保守结构域包含一个磷酸吡哆醛依赖的谷草转氨酶超家族;小白菜GAD基因编码的氨基酸序列与大白菜(B.rapa) GAD2基因氨基酸序列的一致性达到100％,与甘蓝型油菜(B.napus)、萝卜(Raphanussativus)和芥菜(B.juncea)的GAD2基因氨基酸序列亲缘关系较近,序列一致性分别为99％、99％和98％.外源GABA添加和浸种均提高了高氮水平下小白菜的生长以及叶片GAD基因转录水平、GAD蛋白表达量和GAD酶的活性,但GABA处理间存在着明显的浓度差异,其中3.75～6.25 mmol/L GABA浸种与2.5～3.75 mmol/L添加处理效果较明显(P＜0.05).实验结果初步证实了小白菜的生长、GAD基因、蛋白和活性受GABA施用浓度和施用方式的影响,且与根际环境氮素水平密切相关.该研究为进一步利用BcGAD基因和GABA调控方法提高叶菜类蔬菜品质提供理论依据.