吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007吲哚-3-乙酰胺IAA合成功能及其依赖途径鉴定

【目的】探索吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007(Burkholderia pyrrocinia JK-SH007)合成生长素吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)的能力,并阐明B.pyrrocinia JK-SH007存在色氨酸依赖型的吲哚-3-乙酰胺(indole-3-acetamide, IAM)IAA合成途径。【方法】使用Salkowski比色法和酶联免疫吸附法(ELISA)进行L-色氨酸对B.pyrrocinia JK-SH007合成IAA能力影响的检测;以B.pyrrocinia JK-SH007全基因组为模板,设计特异性引物克隆iaaM和iaaH基因,并使用生物信息学方法对其蛋白质和亲缘关系进行分析;通过实时荧光定量PCR方法分析B.pyrrocinia JK-SH007中的iaaM和iaaH基因在L-色氨酸处理下的差异表达。【结果】B.pyrrocinia JK-SH007菌株能够合成15.663μg·mL-1的IAA,在以L-色氨酸为前体的条件下其合成IAA的量显著增加,达到了44.404μg·mL-1。iaaM和iaaH基因均含有一个完整的开放阅读框,其中iaaM基因全长1 782 bp,编码593个氨基酸,属于Aminooxidase super family家族;iaaH基因全长1 368 bp,编码455个氨基酸,属于Amidase super family家族。在L-色氨酸的处理下,B.pyrrocinia JK-SH007中的iaaM和iaaH基因的表达量均显著增加。【结论】B.pyrrocinia JK-SH007具有合成IAA的能力,L-色氨酸对其合成IAA具有显著促进作用,且克隆得到了iaaM和iaaH基因,其在进化上具有一定的保守性,证明B.pyrrocinia JK-SH007中存在吲哚-3-乙酰胺IAA合成途径。

RNA干扰降低烟草植株中内源生长素水平

PCR扩增利用吲哚乙酰胺水解酶基因(iaaH)全长序列,构建iaaH基因序列正、反向连接的的双元载体,通过农杆菌LBA4404介导,转化携带pTiC58 T-DNA的烟草叶片,获得携带正、反向iaaH序列的转基因植株.ELISA分析生长素的结果表明,转基因植物叶片的内源生长素含量明显降低,仅为pTiC58 T-DNA转化植株的56%,说明转基因烟草中发生iaaH基因转录后沉默,为利用该基因序列启动RNA干扰(RNAi),抑制冠瘿瘤病发生提供了实验依据.

生长素合成途径的研究进展

生长素是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素,参与植物生长发育的许多过程。植物和一些侵染植物的病原微生物都可以通过改变生长素的合成来调节植株的生长。吲哚-3-乙酸(IAA)是天然植物生长素的主要活性成分。近年来,随着IAA生物合成过程中一些关键调控基因的克隆和功能分析,人们对IAA的生物合成途径有了更加深入的认识。IAA的生物合成有依赖色氨酸和非依赖色氨酸两条途径。依据IAA合成的中间产物不同,依赖色氨酸的生物合成过程通常又划分成4条支路:吲哚乙醛肟途径、吲哚丙酮酸途径、色胺途径和吲哚乙酰胺途径。该文综述了近几年在IAA生物合成方面取得的新进展。