马铃薯StBAG3基因cDNA的克隆及晚疫菌对其诱导表达

为了研究马铃薯内源BAG基因在晚疫病抗性建立中的作用,利用拟南芥和水稻的BAG基因保守序列,在马铃薯基因库中比对获得马铃薯内源StBAG3的基因序列。以StBAG3基因序列为模板设计引物,通过RT-PCR克隆得到了StBAG3基因cDNA序列。序列分析的结果表明,该基因开放阅读框为1026bp,编码341个氨基酸。蛋白二级结构预测结果表明,StBAG3具有UBQ和BAG2个保守功能域。StBAG3基因的表达谱分析结果显示,不同马铃薯品种中StBAG3基因表达水平存在差异,其中在冀张薯12号中表达量最高,而夏坡蒂中表达量最低。该基因在马铃薯不同组织中表达量测定结果表明,马铃薯茎中的表达水平最高,老叶中表达水平最低。接种晚疫菌后,StBAG3能够被显著上调并在接种48h后达到最高值,预示着StBAG3基因在马铃薯晚疫病抗性建立过程中具有一定的调控作用。

StBAG3基因介导的马铃薯对晚疫病抗性研究

为了探究来源于马铃薯中的StBAG3基因在马铃薯抗性建立过程中可能具有的功能,以夏坡蒂马铃薯的离体叶片为试验材料,利用马铃薯的瞬时表达体系对StBAG3基因的功能进行了初步的研究。结果表明,在瞬时表达StBAG3基因的马铃薯离体叶片上人工接种马铃薯晚疫病菌,24,48,72,96 h后接种位置病斑的相对面积较对照病斑显著减少了1.92~39.15百分点,说明瞬时表达StBAG3基因后显著提高了马铃薯对晚疫病菌的抗性水平。这一结果也从对接种部位坏死细胞的染色中得到了证实。H2O2定性和定量测定的结果表明,瞬时表达StBAG3基因后接种部位H202积累量在接种后0~48 h差异不显著,接种后72,96 h与对照差异显著,二者均在72 h达到最大值,分别为0.146,0.086μmol/g。ROS清除酶活性测定的结果表明,接种后瞬时表达StBAG3基因部位SOD和CAT的活性随着接种时间推移,变化的模式有所差异,但二者在0~96 h均高于对照叶片,而POD的活性在接种后0~72 h与对照叶片没有显著差异,仅在接种后96 h显著高于对照叶片,间接证明了H2O2参与了StBAG3基因介导的正向调控马铃薯对晚疫病的抗性建立过程。由此可见,StBAG3基因能够提高马铃薯对晚疫病的抗性水平。