甘蔗过氧化物酶基因ScPOD02的克隆与功能鉴定

• 作者: 苏亚春 王竹青 李竹 刘峰 许莉萍 阙友雄 戴明剑 陈允浩
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 甘蔗: ScPOD02 基因克隆 生物和非生物胁迫 基因表达量 原核表达分析 瞬时表达分析
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 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: 510-521
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2017.00510

摘要

过氧化物酶(POD)广泛存在于植物各种器官及其不同发育阶段，在植物生长发育及应对逆境胁迫中起重要作用。本研究基于前期转录组数据，从黑穗病菌侵染2d的甘蔗抗黑穗病品种崖城05-179中分离到ScPOD02基因的cDNA(GenBank登录号为KU593507)及基因组DNA(GenBank登录号为KU593508)序列。其cDNA全长为1434bp，ORF区为1047bp，编码348个氨基酸，而基因组DNA全长为1558bp，含2个外显子和1个内含子。系统发育树显示，ScPOD02与水稻OsPrx11(GenBank登录号为gi|55700889)属于同一个进化分支，推测ScPOD02属于酸性胞外分泌/细胞壁类型的I.1型过氧化物酶家族。将该基因克隆到原核表达载体pET32a上，转化大肠杆菌BL21，经异丙基-β-d-硫代半乳糖苷诱导成功获得了大小约60kD的融合蛋白，且该重组菌在聚乙二醇胁迫下的长势较对照快，表明其耐受干旱胁迫的能力更强。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明，除ROC22和YZ03-103外，ScPOD02基因在甘蔗抗病品种(YZ03-258、YZ01-1413、YT96-86和LC05-136)中受黑穗病菌诱导上调表达，但在中感(GT02-467和FN39)和感病(FN40)品种中的基因表达量基本维持不变或略有降低;此外，ScPOD02积极应答水杨酸、脱落酸、聚乙二醇及氯化钠的胁迫。通过农杆菌介导法在本氏烟叶片上瞬时表达ScPOD02，结果显示出较深的DAB染色，且过表达后本氏烟中的目标基因(ScPOD02)及过敏性反应(HR)标记基因(NtHSR201和NtHSR203)和乙烯合成依赖基因(NtEFE26和NtAccdeaminase)均上调表达。以上研究结果显示，ScPOD02具有参与甘蔗免疫应答及抗旱和抗盐害的潜在功能。