农业生物技术学报

作者：颉永红, 魏运民, 韩蓉蓉, 余世田, 王燚, 林涛, 刘卢生, 蒋曹德, 玉永雄

单位：西南大学 动物科技学院,重庆400715

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,

基金：国家重点研发计划项目(2018YFD0502003); 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(XDJK2017C010)

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, 50 μmol/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。

来源：2020年第5期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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