脱落酸和赤霉素对核桃JrGSTU8基因响应炭疽病的表达调控

【目的】谷胱甘肽转移酶(GST)是植物应对外界刺激的重要酶类,其表达可有效改善植株抗逆能力。核桃是重要的经济木本油料植物,其产量和品质受不同环境因子影响,其中主要由胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides引起的核桃炭疽病是导致我国核桃严重落果、枯梢的主要病害,近年来呈逐渐严重趋势,已成为限制我国核桃产业可持续发展的一个重要因素。为更好的防治核桃炭疽病,必须掌握核桃响应炭疽病的调控机制。由于植株响应逆境通常涉及不同激素信号通路,特别是在病害响应中脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)具有重要调节作用。因此,本研究鉴定GST家族成员基因JrGSTU8,对其在ABA和GA介导下的炭疽病响应进行分析,为揭示核桃逆境适应机制和科学的田间管理提供依据。【方法】以‘香玲’核桃cDNA为模板克隆获得一个Tau类GST基因,命名为JrGSTU8。通过分析JrGSTU8的基本信息、保守结构域、进化、启动子及其包含的顺式作用元件,预测JrGSTU8与逆境响应的潜力。对核桃进行炭疽病、ABA、GA、炭疽病+ABA、炭疽病+GA等不同处理,提取RNA反转录为cDNA,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对JrGSTU8的表达进行分析,明确JrGSTU8响应ABA、GA和炭疽病的能力。【结果】JrGSTU8基因开放阅读框长612 bp,推导的多肽分子量为23145.57 Da,包含氨基酸203 aa,理论等电点为6.61,与杨梅Morella rubra GSTU8等蛋白的亲缘关系较近。JrGSTU8上游1443 bp启动子包含307个顺式作用元件位点,属于80类不同元件,包括赤霉素(GA)(如WRKY71OS、TATCCAOSAMY、PYRIMIDINEBOXOSRAMY1A),脱落酸(ABA)(如MYB2CONSENSUSAT、BOXLCOREDCPAL、CAREOSREP1)等激素响应相关,热(CCAATBOX1)、低温(MYCCONSENSUSAT)等非生物胁迫以及病害(BIHD1OS、WBOXATNPR1、WRKY71OS、WRKY71OS)响应相关元件。qRT-PCR发现,JrGSTU8基因能被ABA、GA和核桃炭疽病不同程度地诱导表达,且ABA和GA均可有效提高JrGSTU8响应炭疽病胁迫的转录活性。【结论】核桃JrGSTU8基因受炭疽病诱导,具有组织表达特异性,涉及ABA和GA信号通路,推测其在核桃病害响应中起到一定作用。