羊草WRKY40的克隆及其转基因烟草抗病性分析

为了培育抗白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)、纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)以及恶苗病菌(Fusarium fujikuroi)等病菌的水稻品种,通过挖掘抗病基因选育抗病品种。利用RT-PCR方法从羊草(Leymus chinensis)叶片中克隆LcWRKY40基因(登录号:MN187915),其CDS全长1053 bp,编码350个氨基酸,分子质量为38.1 kDa。生物信息学分析结果表明:LcWRKY40一级结构包含WRKY结构域,并且存在锌指蛋白结构域以及核定位序列。系统进化树的构建及基序分析发现LcWRKY40和HvWRKY38亲缘关系接近。烟草(Nicotiana tabacum)亚细胞定位结果表明LcWRKY40蛋白定位于细胞核中,验证了软件预测。经qRT-PCR组织特异性表达分析表明LcWRKY40基因在羊草的根、茎、叶、叶鞘、稃和花药中都有表达,但表达量在叶中最高,稃中最低。利用水稻的白叶枯病菌、纹枯病菌、稻瘟病菌以及恶苗病菌对转基因LcWRKY40烟草植株与野生型烟草植株进行接菌试验,研究结果表明转基因LcWRKY40烟草植株对4种病菌有不同程度的缓解作用,对稻瘟病菌与恶苗病菌的侵害表现出较高抗性。因此推测LcWRKY40蛋白在抵御病害胁迫、提高植物病原菌抵抗力等信号途径中发挥关键调节作用。