岷江百合多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因及其启动子的克隆与分析

摘要

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIPs)在植物抵御病原菌侵染的过程中具有重要的作用。从尖孢镰刀菌抗性百合野生种岷江百合中分离得到一个PGIP基因及其启动子。LrPGIP的开放阅读框长度为1008 bp,编码一个含有335个氨基酸残基的蛋白质,并具有7个富含亮氨酸重复结构域。LrPGIP与油棕、椰子、林烟草的PGIP同源性较高,分别为91%,94%,86%,且与单子叶植物海枣、粗柄象腿蕉、油棕、椰子的PGIP蛋白亲缘关系更近。LrPGIP在根、茎、叶、花、鳞片中均有表达,在根中的表达量最高,在鳞片中的表达量最低。LrPGIP的表达水平受尖孢镰刀菌的诱导,在接种尖孢镰刀菌后72 h表达量最高。植物信号分子水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利、过氧化氢均诱导LrPGIP表达。LrPGIP受乙烯利诱导后的表达量最高,茉莉酸甲酯次之。LrPGIP启动子片段的长度为706 bp,具有激素以及胁迫响应等多个顺式作用元件。将LrPGIP启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因的表达框转入烟草表达,G US活性明显受尖孢镰刀菌、交链格孢侵染以及氯化汞、氯化钠胁迫的诱导,同时还响应茉莉酸、水杨酸等防卫相关植物激素。氯化汞处理后的GUS活性上调幅度最大,其次是交链格孢和乙烯利。可见,LrPGIP启动子活性受植物激素、生物及非生物胁迫的诱导。上述结果表明,LrPGIP可能是岷江百合抵御尖孢镰刀菌侵染的重要抗病基因。