甘蓝型油菜cyMDH基因的克隆及干旱胁迫下的表达与光合特性的关系分析

作者：侯爽; 何巧丽; 马仲炼; 谢小玉^*

来源：分子植物育种, 2020, 18(06): 1762-1769.

DOI：10.13271/j.mpb.018.001762

• 甘蓝型油菜
• 干旱胁迫
• 苹果酸脱氢酶(cyMDH)
• 基因克隆
• 光合特性

为了解甘蓝型油菜苹果酸脱氢酶(cyMDH)的生理特性、结构,同时探究cyMDH基因对干旱胁迫的响应规律。本研究以抗旱性强的甘蓝型油菜‘94005’为研究材料,在初花期采用盆栽控水试验,设置了4个干旱处理:轻度干旱(LD)、中度干旱(MD)、重度干旱(SD)和极度干旱(ED),以正常浇水作为对照(CK),测定叶片光合指标、cyMDH酶活性,通过实时荧光定量PCR (RT-qPCR)分析cyMDH基因的表达量,采用3’RACE方法克隆cyMDH基因全长序列,并对测序结果进行生物信息学分析,复水后生长至成熟期测定产量。结果表明,cyMDH基因序列全长1 440 bp,996 bp的开放阅读框(ORF)位于207～1 205区域,编码332个氨基酸(GenBank登录号MH316130);Softberry亚细胞定位分析表明该蛋白是亲水细胞质蛋白,无跨膜区域;cyMDH蛋白分子量为35.69 KD,等电点为6.11;蛋白的二级结构预测结果表明,cyMDH蛋白由α-螺旋(44.88%)、无规则卷曲(34.04%)、延伸链(17.17%)以及β-转角(3.92%)组成;甘蓝型油菜‘94005’的cyMDH与拟南芥的cyMDH同源性最高达到93%。随着干旱胁迫加剧MDH基因表达量无显著变化。干旱胁迫下cyMDH酶活性与甘蓝型油菜‘94005’叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、产量成负相关,与水分利用效率成正相关。本研究获得了甘蓝型油菜cyMDH基因,并对其理化性质、结构等进行了预测与分析,同时对干旱胁迫下cyMDH酶活性与油菜叶片光合特性进行相关性分析,为进一步研究油菜抗旱分子机制提供科学依据,同时为油菜抗旱品种的选育提供理论支持。

• 单位
  西南大学; 昭通学院; 生命科学学院