棉花乙醇酸氧化酶(Glycolate oxidase)基因的克隆及表达分析

摘要

黄萎病是造成棉花产量和品质严重下降的重要病害,生产上至今无法根治。棉花抗黄萎病分子机制不明是阻碍棉花分子育种的主要原因。乙醇酸氧化酶(glycolate oxidase, GOX)是植物中产生ROS主要来源之一,在植物抗病性中起着至关重要的作用。本研究从棉花基因组中鉴定了11个GOX家族成员,并克隆了其中一个成员GHD01G0345,其开放阅读框(open reading frame, ORF)为1 110 bp,编码369个氨基酸。该基因编码氨基酸序列中包含一个完整的α-羟基酸氧化-FMN域和关键的催化活性氨基酸。结果表明,当陆地棉受到黄萎病菌侵染12 h时,出现活性氧积累和过氧化氢(H2O2)含量升高,同时GHD01G0345基因表达量也达到最大值。启动子顺式作用元件分析发现GHD01G0345启动子中除了大量的光反应元件外,还有参与水杨酸(salicylic acid, SA)反应的顺式作用元件。当SA诱导后,GHD01G0345表达模式与黄萎病菌胁迫后相似,其表达量在6 h达到最大值。由此推测,棉花体内SA水平升高会使GHD01G0345基因表达上调,导致ROS的大量产生,进而介导多种应答反应,最终使棉花获得对黄萎病菌的抗性。