山新杨谷胱甘肽S-转移酶编码基因PdbGSTU功能分析

作     者：黄颖 王晓东 遇文婧 Huang Ying;Wang Xiaodong;Yu Wenjing

作者机构：黑龙江省森林保护研究所黑龙江哈尔滨150080 东北林业大学林学院林木遗传育种全国重点实验室黑龙江哈尔滨150040 

出 版 物：《北京林业大学学报》 (Journal of Beijing Forestry University)

年 卷 期：2024年第46卷第8期

页      面：68-78页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

基　　金：黑龙江省省属科研院所科研业务费项目(CZKYF2022-1-C048,LKSB2024-2) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2572020BA08) 黑龙江省博士后基金项目 

主　　题：基因表达 山新杨 谷胱甘肽S-转移酶 细链格孢菌 抗病功能 

摘      要：【目的】本研究旨在通过分析山新杨谷胱甘肽S-转移酶编码基因PdbGSTU的抗病功能,为林木抗性育种提供基因资源与抗性种质。【方法】克隆PdbGSTU基因序列并对其进行生物信息学分析,利用荧光定量PCR技术分析该基因的组织特异性表达及植物激素诱导下的表达模式。利用转基因技术获得山新杨的过/抑制表达PdbGSTU基因植株,通过观察比较接种细链格孢菌后各植株叶片的表型和病斑面积,验证该基因的抗病功能;同时测定接种病原菌前后,野生型和转基因山新杨植株内过氧化氢含量和抗氧化相关酶活性。【结果】(1)山新杨PdbGSTU基因开放阅读框全长753 bp,编码氨基酸250个,对应的蛋白质相对分子质量为29.01 kDa,为稳定的酸性亲水蛋白,定位于细胞质中;系统进化分析显示,PdbGSTU蛋白与银中杨的蛋白KAJ6918316亲缘关系最近;启动子序列分析显示,PdbGSTU基因启动子序列含多种响应植物激素和逆境胁迫的顺式作用元件。(2)RT-qPCR结果显示,PdbGSTU基因在山新杨顶芽表达量最高,在其根部表达量最低,且该基因受茉莉酸甲酯、水杨酸和1-氨基环丙基-1-羧酸3种植物激素诱导,均上调表达。(3)接种细链格孢菌后,野生型和抑制表达PdbGSTU基因植株的叶片上,病斑面积分别为6.42和16.46 mm2,而过表达PdbGSTU基因的植株叶片上,少部分接种点出现明显病斑,其余接种部分仅出现褪色。【结论】PdbGSTU正向参与山新杨对细链格孢菌侵染的抵御过程,可通过清除活性氧提高杨树对病原菌的抗性。