普通小麦中三个干旱诱导基因的特征及其对非生物胁迫的响应

摘要

本文在分析干旱胁迫条件下小麦品种洛旱2号根系基因表达谱的基础上，通过RT-PCR技术克隆了3个干旱胁迫反应相关基因，分析了克隆基因在干旱、高盐胁迫、ABA处理和高低温胁迫条件下的表达特性；构建了2个基因的植物表达载体，并进行了小麦遗传转化。主要结果如下：
　　 TaPM19-1基因的cDNA全长1090bp，无内含子，编码蛋白包含182个氨基酸，分子量为19.02 kD，包含有典型的AWPM19保守域；依据氨基酸序列将来源于不同植物的16个AWPM19类蛋白分为3组，TaPM19-1与2个来源于大麦及1个二穗短柄草的AWPM19类蛋白亲源关系最近，同属于第三组。高级结构分析显示，TaPM19-1可形成4个由α-螺旋组成的跨膜域，N端位于膜内，包含由27个氨基酸组成的信号肽，C端近40个氨基酸位于膜内。TaLEA4基因ORF为510bp，编码169氨基酸；TaLEA5基因ORF为492bp，编码163氨基酸；对TaLEA4和TaLEA5部分基因组DNA进行的分析显示，TaLEA4基因在‘洛旱2号’和‘中国春’两个品种间存在显著差异，而TaLEA5基因在所检测区域两个品种中的序列完全一致。
　　 表达特性分析表明，TaPM19-1、TaLEA5和TaLEA4三个基因在‘洛旱2号’和‘中国春’两个品种的根系中，均受ABA的诱导而表达上调；但是在叶片中，这三个基因的表达水平均很低。在水分胁迫条件下，TaPM19-1基因在两个品种根系和叶片中，胁迫处理0.5 h后即可检测到该基因的表达，且随着胁迫时间的推移表达有所增强；TaLEA5和TaLEA4两个基因在两个品种的根系中均有诱导表达的趋势，而在叶片中的诱导表达特性均不明显。在NaCl处理条件下，在‘洛旱2号’中，TaPM19-1基因在根系和叶片中均诱导表达，TaLEA4基因在根系中胁迫48h检测到表达，TaLEA5基因未检测到表达；在‘中国春’中，只有TaLEA4基因在根系中胁迫6h检测到表达，其他基因在根系和叶片中均未检测到表达。在42℃处理条件下，TaPM19-1基因在‘洛旱2号’的根系和叶片中均被诱导表达，但在‘中国春’的根系和叶片中未检测到表达；TaLEA5基因在‘洛旱2号’和‘中国春’两个品种的叶片中可被热胁迫诱导，但是在根系中未检测到表达；TaLEA4基因在‘洛旱2号’和‘中国春’两个品种的根系和叶片中均可被热胁迫诱导。在4℃处理条件下，只有TaLEA4基因在‘中国春’叶片中处理24h检测到表达，其他基因在这两个品种的根系和叶片中均未检测到表达。
　　 构建了TaPM19-1和TaLEA4基因的正义植物表达的载体，并通过基因枪法对TaLEA4基因进行了小麦遗传转化研究，获得了转正义TaLEA4基因的小麦1株。