小麦苗期对非生物胁迫的响应及叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的表达分析

叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(Chloroplast Fructose-1,6-bisphosphate aldolase,CpFBA)参与叶绿体(质体)的碳、氮代谢,在光合作用中具有重要功能,并能对植物的非生物胁迫产生积极响应。为了深入研究小麦CpFBA的生物学功能和对外界逆境的响应模式,以矮变1号、返白系、中国春、西农928、西农2000和晋麦47等六个不同生理特性的小麦品种(系)为材料,分析其在低温、NaCl、PEG模拟干旱和ABA处理下最大叶长和主根根长受到的影响,并采用半定量RT-PCR的方法研究小麦幼苗中CpFBA基因表达模式的变化。结果表明,各种外界非生物胁迫均不同程度的抑制了小麦幼苗叶片和根的生长,其中低温和ABA处理的抑制最为显著。在各种处理条件下,小麦幼苗CpFBA均有明显的上调表达,但不同品种间存在差异,表达模式的改变与品种的生理特性之间表现出一定的相关性。

小麦CpFBA基因的多样性及其对低温处理的响应

叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(chloroplast fructose-1,6-biphosphate aldolase,CpFBA)是Calvin循环碳固定过程中的一个关键酶。该酶在光合作用中具有重要的功能,在一些非生物胁迫响应中也起重要的调控作用。本文用RT-PCR、RACE方法从小麦返白系中克隆到三个小麦CpFBA(TaCpFBA)的cDNA序列,预测其中两个编码388AA、另一个编码309AA;在对照矮变1号中克隆到两个TaCpFBA的cDNA序列,预测分别编码388AA和373AA。两个材料中得到的388AA序列完全一致,预测1-37位氨基酸残基是叶绿体定位导肽序列。根据cDNA全长序列设计引物,从返白系和矮变1号中分别扩增得到TaCpFBA的基因组DNA序列,两个序列均包含六个外显子。构建TaCpFBA-eGFP融合表达载体并转化拟南芥原生质体,对基因表达产物进行了亚细胞定位,证明TaCpFBA基因表达产物定位于叶绿体中。用Real TimePCR对小麦CpFBA在低温条件下的表达模式进行了初步研究,结果表明,低温条件下矮变1号中CpFBA的表达先升高后降低,而在低温敏感的小麦返白系中,CpFBA的表达先降低后逐渐升高,揭示了小麦CpFBA在不同的低温响应机制中的表达差异。