小麦TaLEA_4-1D基因的克隆及功能验证

作     者：刘金轲 刘玉秀 郭娇娇 张治惠 耿强 赵常乐 杨群慧 武军 LIU Jinke;LIU Yuxiu;GUO Jiaojiao;ZHANG Zhihui;GENG Qiang;ZHAO Changle;YANG Qunhui;WU Jun

作者机构：西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 

出 版 物：《麦类作物学报》 (Journal of Triticeae Crops)

年 卷 期：2024年第44卷第8期

页      面：957-965页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：中国-哈萨克斯坦抗旱节水优质小麦种质资源的互换、评价与利用研究项目(2020KWZ-011) 优质旱地小麦新品种选育及普冰322的示范推广项目(TGZX2021-9) 

主　　题：小麦 TaLEA_4-1D基因 基因表达 转基因 抗旱性 

摘      要：干旱胁迫是影响小麦生长和产量的主要因素之一。胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)能够响应多种非生物胁迫,在提高植物抗逆性方面发挥重要功能。为了探索LEA蛋白在小麦抵御干旱胁迫中的作用,本研究通过对小麦耐旱材料H611干旱胁迫前后的RNA-seq数据进行分析,筛选出10个TaLEA蛋白基因;克隆了TaLEA_4-1D基因,并对其进行生物信息学分析、表达分析和亚细胞定位,同时构建TaLEA_4-1D过表达拟南芥株系进行功能验证。结果表明,TaLEA_4-1D编码214个氨基酸,含有一个LEA_4保守结构域,蛋白分子量为21.97 kD,等电点为8.89,是亲水的稳定蛋白;二级结构和三级结构预测表明,此蛋白主要由α-螺旋(85.98%)和无规则卷曲(11.21%)组成。顺式作用元件分析发现,TaLEA_4-1D含有多个与植物激素诱导、生长发育和逆境胁迫响应相关的顺式调控元件。系统进化树分析显示,TaLEA_4-1D基因与节节麦、大麦、二穗短柄草、水稻等的LEA亲缘关系较近;亚细胞定位显示该蛋白位于细胞核和细胞质中。干旱胁迫下,过表达TaLEA_4-1D转基因拟南芥根长显著增加,其对干旱胁迫的耐受性增强,过表达植株表型优于野生型。