小麦WDHN1基因的克隆、表达及功能分析

摘要：

YSK2型脱水素(dehydrins,DHNs)是植物中存在最多的DHNs形式,参与植物响应各种非生物逆境胁迫.为了研究YSK2型DHN的功能,从小麦(Triticum aestivum)中克隆了WDHN1基因(GenBank No.KR709259),该基因编码区序列总长491 bp,含两个外显子和一个内含子,编码133个氨基酸;存在4个保守区域,即1个Y片段、1个S片段和2个K片段,与节节麦(Aegilops tauschii) DHN (EMT30992)亲缘关系最近.通过PCR扩增得到WDHN1启动子序列,该启动子存在2个脱落酸应答元件(abscisic acid (ABA)response element,ABRE)和3个MBS(MYB binding site)生物胁迫响应元件.通过qRT-PCR分析其非生物胁迫下的表达模式,结果表明,在低温、NaC1、ABA和PEG 6000胁迫下,小麦WDHN1基因表达均表现为先上升后下降的趋势,分别于6、60、12和48 h时表达量最高.组织特异性表达分析表明,WDHN1基因在小麦开花后22 d的胚芽中表达量最高,具有明显的组织特异性.将WDHN1基因片段连接于原核表达载体pET28a中,转化大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3),用异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达,获得20 kD的WDHN1蛋白.对重组大肠杆菌WDHNl-pET28a-BL21(DE3)及其总蛋白进行非生物胁迫,结果表明,WDHNl蛋白还可以阻止蛋白聚合引起的蛋白变性,提高非生物胁迫下大肠杆菌的耐受性及乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase,LDH)的稳定性.研究结果为进一步利用该基因进行小麦抗性改良提供了理论依据.

关键词：小麦、脱水素(DHN)、非生物胁迫、乳酸脱氢酶(LDH)

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分类号：Q78(基因工程（遗传工程）)

资助基金：旱区作物逆境生物学国家重点实验室资助课题No.CSBA2015007、高等学校博士学科点专项科研基金No.20120204110033和国家自然科学基金No.31671608

在线出版日期：2016-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1676-1687