GmPME2基因的功能鉴定及对烟草耐铝性的影响

摘要：

果胶甲酯酶(pectin methylesterase,PME)是一类催化果胶复合物去甲酯化的细胞壁蛋白,在植物的耐铝性方面发挥一定的作用.丹波黑大豆(Glycine max cv.Tamba)是一种耐铝豆科植物,为研究丹波黑大豆中GmPME2在铝胁迫下发挥的功能,利用反转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)技术从丹波黑大豆中克隆获得果胶甲酯酶基因GmPME2(GenBank No.MN867684).该基因编码区全长900 bp,编码299个氨基酸,等电点为8.85.GmPME2蛋白不稳定性指数为30.11<40,是稳定蛋白.通过qRT-PCR对基因GmPME2在丹波黑大豆中的表达进行分析,结果表明,在铝胁迫(pH 4.5,0.5 mmol/L CaCl2,50μmol/L AlCl3)下,GmPME2的表达呈先升高后下降的趋势,12 h的表达量最高,且根部的表达量明显高于茎和叶部(P<0.05),特别是根尖.在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中,利用瞬时表达观察到GmPME2蛋白主要定位在细胞壁上.构建表达载体pBI121-GmPME2-eGFP,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化成功转化烟草.选取阳性转基因烟草株系GmPME2-1、GmPME2-3和GmPME2-4,对其进行耐铝性分析,结果表明,转基因烟草根尖PME活性较野生型显著增强;根的相对伸长量较野生型显著减少;转基因烟草根尖丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量较野生型显著增加(P<0.05);伊文思蓝和苏木精染色较野生型明显加深;柠檬酸分泌量由于根尖吸附更多的铝比野生型增多.本研究表明,植物可以通过调控PME基因的表达减少根尖铝离子吸附,进而增强耐铝性,该结果为改良铝敏感豆科植物的耐铝性提供了基因资源.

关键词：GmPME2、铝胁迫、果胶甲酯酶、转基因烟草、表达分析、功能鉴定

所属期刊栏目：28

分类号：S332.1(作物遗传育种与良种繁育)

资助基金：国家重点研发计划项目;西南山地生态循环农业国家级培育基地项目;中央高校科基本研业务费项目

在线出版日期：2020-05-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：823-835