转Gastrodianin基因提高小麦赤霉病和纹枯病的抗性

天麻抗真菌蛋白Gastrodianin在体外可以抑制多种病原真菌的生长。为检验转Gastrodianin基因小麦对真菌病害的抗性,采用基因枪法将由ubiquitin启动子驱动的Gastrodianin基因导入小麦品种扬麦158和Alondra,获得14株纯合的转基因株系。外源基因的PCR检测、染色体荧光原位杂交、半定量RT-PCR分析结果表明,外源Gastrodianin基因在转基因小麦T5代植株中已经纯合并有不同水平的表达;赤霉病和纹枯病抗性鉴定结果显示,Gastrodianin基因的表达能抑制病原菌在转基因植株中生长,从而减轻病原菌引起的病症发展,且2种病害的减轻程度与Gastrodianin基因的表达水平正相关。

乌天麻Gastrodianin基因的鉴定及其在天麻发育进程中的表达

基于相似性克隆策略和RT-PCR,从兰科植物乌天麻(Gastrodia elataf.glauca)球茎克隆得到两个新的天麻抗真菌蛋白基因,命名为gastrodianin-4A(ga4A)和gastrodianin-4B(ga4B),并首次用Northern杂交研究了该基因在植物不同部位的转录表达。结果表明,天麻个体的不同部位只转录表达同一种Gastrodianin基因,纯化自球茎的Gastrodianin蛋白质的肽质量指纹谱与推导的Ga4A和Ga4B成熟蛋白的氨基酸序列相吻合;Northern杂交证明天麻的地上器官Gastrodianin基因转录表达量远远高于地下球茎,而次生球茎皮层组织的表达量比中柱和整个营繁茎的都高一些。天麻球茎Gastrodianin的外周表达模式可能是天麻在地下抵御蜜环菌(Armillaria mellea Karst)入侵球茎皮层内部的防卫机制之一,但该基因在天麻地上部分的高丰度表达暗示Gastrodianin可能蕴藏其它生理功能。

天麻中抗真菌蛋白质的诱导和积累

前曾报告从天麻（ＧａｓｔｒｏｄｉａｅｌａｔａＢｌ，）中分离出一种对木霉菌丝生长有强抑制作用的蛋白质，命名为天麻抗真菌蛋白，简称ＧＡＦＰ，也称为Ｇａｓｔｒｏｄｉａｎｉｎ。对不同天麻材料来源的ＧＡＦＰ分析表明：ＧＡＦＰ的相对分子量为１４ｋＤ，等电点可能不同，变动范围８．１—９．３。体外抑菌试验证明ＧＡＦＰ对腐生性真菌如木霉和密环菌等有强抑制活性，半抑制浓度ＩＣ０．５为０．０８ｍｇ／ｍＬ；对寄生性真菌如棉花枯萎病和稻瘟病作用很弱。对球茎生长期中７个阶段ＧＡＦＰ的含量测定和ＧＡＦＰ免疫荧光组织定位观察证明：１．ＧＡＦＰ是营养茎被密环菌侵染诱导而后大量合成的，合成部位可能是大型细胞。２．ＧＡＦＰ由营养茎输送到顶生球茎，积累于皮层细胞中，是皮层细胞的主要蛋白成分。３．营养基衰败后，顶生球茎ＧＡＦＰ的总量下降不多，直至抽苔时转移到花茎中。结果说明ＧＡＦＰ是天麻的一种重要功能蛋白质，是使顶生球茎处于拒菌状态的主要物质。