甘蓝型油菜植物螯合肽合酶基因BnPCS1a的分离与功能验证

作者：张雪洁; 张治远; 张仕泽; 白宁宁; 刘敏; 彭佳师^*

来源：植物生理学报, 2023, 59(05): 861-868.

DOI：10.13592/j.cnki.ppj.100569

• 镉
• 油菜
• 植物螯合肽

近年来,作为油菜(Brassica napus)主产区的南方地区土壤镉(Cd)等重金属污染问题凸显,对油菜的安全生产和产量品质构成现实威胁。分离油菜中Cd积累和耐受的关键基因资源并解析其作用机理对于应对重金属污染的油菜遗传改良具有重要的指导意义。通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)遗传互补系统筛选了甘蓝型油菜品种‘Westar’的c DNA文库,分离得到一个得到能够介导酵母对Cd耐受的植物螯合肽合酶(phytochelatin synthase)基因BnPCS1a。克隆到目标基因后首先进行了生物信息学分析,继而将其在酿酒酵母中表达后发现还能够介导耐受锌(Zn)胁迫,但对铜(Cu)胁迫作用不明显。BnPCS1a在油菜中的表达亦受Cd和Zn胁迫的诱导上调。为了进一步验证其植物螯合肽合酶的功能,将其在缺乏PCS的裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中表达,发现能够完全互补其Cd敏感表型。进而,将其在拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtPCS1基因的启动子驱动下表达于AtPCS1基因的突变体cad1-3中,能够互补cad1-3的Cd胁迫敏感表型。综上所述,我们分离的BnPCS1a基因具有植物螯合肽合酶的功能,可能在油菜抵御Cd和Zn胁迫的过程中发挥作用。

• 单位
  湖南科技大学; 湖南科技大学潇湘学院