大豆GmGolS1的克隆及转基因烟草耐高温性鉴定

摘要

棉子糖系列寡糖(RFOs,raffinose family oligosaccharides)是植物体内一种重要的渗透调节物质,肌醇半乳糖苷合成酶(GolS,galactinol synthase)是RFOs合成过程中的关键酶。本研究从大豆中克隆了GmGolS1基因。序列分析结果显示,GmGolS1基因位于大豆3号染色体,基因序列内部有3个内含子,开放阅读框(ORF,open reading frame)全长1020 bp,编码的多肽含有339个氨基酸,分子量38.82 kDa,等电点5.47。GmGolS1氨基酸序列具有植物GolS蛋白的共同特征:一个保守的丝氨酸磷酸化位点、一个锰离子结合相关的DXD元件和一个羧基末端疏水性五肽。蛋白系统进化分析结果显示,GmGolS1与沙东青AmGolS和蒺藜苜蓿MtGolS的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果显示GmGolS1在大豆幼苗中可以不同程度的应答高温、低温、干旱及高盐胁迫,且高温胁迫下GmGolS1的表达量升高最明显。构建GmGolS1植物表达载体并转化烟草,获得4个转基因烟草株系。GolS酶活性检测结果显示,转基因烟草中GmGolS1转录后的产物发挥了GolS的催化活性。高温胁迫下GmGolS1转基因烟草的植株表型及电解质渗透率、可溶性糖含量和丙二醛含量的检测结果表明,GmGolS1提高了转基因烟草的耐高温性。