紫花苜蓿MsPPR1基因的克隆及抗旱功能分析

摘要

干旱是影响植物生长发育及产量的重要环境因素,PPR(pentatricopeptide repeats)家族蛋白在植物生长发育以及胁迫响应等生理过程中都具有重要作用。本研究在中苜1号紫花苜蓿中克隆到MsPPR1,利用病毒介导的基因沉默技术和烟草异源表达,在中苜1号紫花苜蓿和烟草中验证了MsPPR1在抗旱性中的功能。结果显示,MsPPR1开放阅读框包含3213 bp,编码1070个氨基酸,相对分子量为121.65 kDa,具有多个PPR重复结构域,定位于细胞质,是典型的PPR蛋白家族成员。MsPPR1主要表达在叶中,其次是茎和根,花中最少;其表达量受自然干旱、甘露醇和脱落酸处理的诱导。通过病毒诱导基因沉默技术在紫花苜蓿中降低了MsPPR1的表达,干旱胁迫下,沉默植株更加萎蔫,相对含水量显著降低,相对电解质渗透率显著升高,显著降低了紫花苜蓿的抗旱性。在烟草中异源超表达MsPPR1,显著增强了转基因烟草的抗旱性,干旱胁迫下,丙二醛含量显著降低,脯氨酸含量增加。以上结果均表明MsPPR1是紫花苜蓿抗旱性的正调控因子,本研究为紫花苜蓿抗旱分子育种提供了候选基因。