|
|
|||||||||||||||||||||
|
黄瓜苋科凝集素基因的表达分析与逆境调控
植物学报
2021, 56 (2):
183-190.
DOI: 10.11983/CBB20177
凝集素是一类具有特异性糖结合活性的蛋白质, 通常具有1个或多个非催化的糖结合结构域。凝集素在植物对病原菌的防御反应中发挥重要作用。由于其抗细菌、真菌、病毒和昆虫等的活性, 凝集素在农业和生物医药领域都具有很大的应用潜力。作为最小的凝集素家族之一, 苋科凝集素的研究较少。该文通过对重要经济作物黄瓜(Cucumis sativus)的基因组进行分析, 对16种苋科凝集素基因在黄瓜基因组中的分布和位置进行研究, 并分析相关基因的外显子/内含子组成。进一步通过启动子分析, 阐明了苋科凝集素基因对非生物胁迫的响应情况。最后, 通过实时荧光定量PCR, 检测了黄瓜中4种苋科凝集素基因对低温、高盐、干旱和ABA处理的响应情况。研究结果可为揭示苋科凝集素的生理功能及其在植物胁迫响应中的作用提供参考。
表1
实时荧光定量PCR引物列表
正文中引用本图/表的段落
采用qRT-PCR方法检测非生物胁迫处理前后黄瓜中4种苋科凝集素基因的表达水平, 以评估其对非生物胁迫的响应情况。qRT-PCR反应在CFX Connect实时定量PCR仪(Bio-Rad)上进行。反应体系总体积为20 μL, 其中包括10 μL SYBR Green supermix (Bio- Rad), 10 μmol?L -1正向与反向引物各1 μL, 1 μL 20 ng?μL -1 cDNA模板及7 μL超纯水。所用引物见 表1, 包含2对内参基因引物(CACS和PP2A)及4对目标基因引物。qRT-PCR反应程序: 95°C预变性10分钟; 96°C变性25秒, 58°C退火25秒, 72°C延伸20秒, 45次循环。qRT-PCR结果使用REST-384软件进行分析, 以评估其统计学显著性(Pfafflet al.2002)。所有样品均包含2次生物学重复, 每个生物学重复包括3次技术重复。
我们通过在植物培养液中加入100 mmol?L-1甘露醇模拟干旱逆境。干旱处理后, 植物叶片表型改变最为显著, 6小时后黄瓜叶片出现轻度脱水, 并在12小时后叶片面积出现萎缩, 24小时后黄瓜幼苗叶片脱水严重并且发黄萎缩, 表现出显著的生长受抑制。黄瓜叶片经干旱处理6小时后, 所有黄瓜苋科凝集素基因均发生不同程度的上调表达(图4C)。其中, CucsaAAT4表达上调1.7倍, 而CucsaNAAT1表达上调近30倍。
我们之前对84个已测序物种的基因组进行分析, 结果表明绝大部分苋科凝集素除含有1个或多个苋科凝集素结构域外都包含其它功能的结构域。其中, 气单胞菌溶素结构域是最常见的与苋科凝集素结构域共同存在的结构域。气单胞菌溶素是一类由微生物、植物或动物分泌的细胞毒素, 能够与真核细胞结合、聚集并在细胞膜上穿孔进而导致细胞裂解(Szczesny et al.2011)。因此, 气单胞菌溶素结构域的存在可能会导致细胞膜通透性提高。根据该类蛋白的结构域组成, 科学家推测其可能在植物对于特定病原菌的抗性中发挥重要作用(Shang et al.2017)。
本文的其它图/表
|
首页
