海岛棉病程相关蛋白GbPR10基因的克隆及其在干旱胁迫下的功能分析

摘要

病程相关蛋白10(pathogensis related protein 10,PR10)基因在植物抵御生物胁迫和非生物胁迫过程中起到重要作用。基于本课题组前期干旱胁迫转录组数据,本研究从海岛棉(Gossypium barbadense)‘比马90-53’(‘Pima90-53’)中克隆得到1个干旱胁迫相关PR10基因,命名为GbPR10(GenBank No.MT612460);利用qPCR揭示GbPR10基因的组织表达特异性和外源激素诱导、不同逆境诱导条件下的表达特征;同时克隆并分析GbPR10基因启动子序列特征;构建GbPR10基因的过表达载体PCAMBIA1301-GbPR10转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),分析过表达GbPR10基因拟南芥在干旱胁迫条件下的耐受能力。结果显示GbPR10基因开放阅读框为486 bp,编码161个氨基酸,包含1个Bet_v1-like结构域,具有Ploop保守结构域,属于病程相关蛋白Bet_v1家族;组织特异性表达结果表明,GbPR10基因在海岛棉苗期和花铃期的根中优势表达,并受外源脱落酸(abscisic acid,ABA)、乙烯(ethylene,ET)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)和水杨酸(salicylic acid,SA)激素的响应上调表达,在20%聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG6000)和200 mmol/L NaCl非生物胁迫下上调表达;通过启动子序列分析克隆并获得了2176 bp的启动子片段,该序列存在ET和ABA等激素响应元件及多个干旱相关调控元件;过表达GbPR10基因拟南芥在干旱胁迫下根长显著高于野生型(P<0.05),并且抽薹后植株在自然干旱处理下转GbPR10基因植株的耐旱性显著高于野生型(P<0.05)。由此可见,海岛棉GbPR10基因在棉花应答干旱过程中具有重要作用。本研究为深入研究棉花抗干旱基因的功能机制提供了理论参考。