枳PtMLP1启动子的克隆和表达分析

【目的】基因工程是柑橘品种改良的一种重要手段。本研究基于枳根消减文库中主要乳胶蛋白基因PtMLP1片段,克隆根特异启动子序列,为研究外源基因在柑橘根组织的特异表达奠定基础。【方法】同源克隆PtMLP1及启动子序列。利用ExPASy、PSIPRED、SWISS-MODEL等在线软件对PtMLP1编码蛋白的理化特征、二级结构和三级结构进行生物信息学分析,利用PlantCARE数据库对PtMLP1启动子的顺式作用元件进行预测。实时荧光定量PCR法对PtMLP1在不同树龄枳根和叶中的表达进行分析。构建PtMLP1启动子与GUS标记基因的融合载体,利用根癌农杆菌转化法转化枳上胚轴,GUS染色观察标记基因的表达部位。【结果】枳PtMLP1含2个外显子和1个内含子,开放阅读框长471 bp。PtMLP1蛋白由156个氨基酸组成,分子量17.63 kDa,等电点5.49,含Bet v I功能域。其二级结构含3个α-螺旋和7个β-折叠,三级结构包含一个保守疏水基结合位点和一个富含甘氨酸的回环结构。5′端1666 bp的上游调控序列不仅有TATA-box、CAAT-box等启动子结构的核心元件,还具有多个根组织特异表达元件,以及TGACG-motif、P-box和ABRE等激素应答相关的顺式作用元件。3′端非翻译区具有加尾信号AATAAA。该基因在1月龄苗、6月龄苗、20年生成年枳根中的表达量分别是叶中的46.34、74.82、110.25倍。构建启动子的融合表达载体pBI121-ProPtMLP1::GUS,获得枳转基因植株。PtMLP1启动子驱动GUS在转基因枳幼苗根中特异表达,GUS在3个转基因枳株系的根中表达量分别为叶中表达量的124.78、11.53和7.76倍。【结论】获得柑橘主要乳胶蛋白PtMLP1及启动子序列,该启动子可驱动标记基因在柑橘根组织特异表达。

csi-miR399响应柑橘溃疡病菌侵染的表达模式及其抗病性分析

【目的】明确csi-miR399响应柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp.citri,Xcc)侵染的表达模式,筛选其靶基因,进而分析csi-miR399与寄主Xcc抗性的相关性,为柑橘溃疡病抗性种质的创制打下基础。【方法】分别以柑橘溃疡病抗性品种四季橘(Citrus microcarpa)和感病品种纽荷尔脐橙(Citrus sinensis)为试材,通过茎环qPCR方法分析csi-miR399在叶片离体注射Xcc 1、3和5 d时的表达量变化,明确抗/感品种中csi-miR399响应Xcc侵染的表达模式;利用在线软件psRNATarget预测csi-miR399的靶基因,并通过qPCR分析候选靶基因在接种Xcc柑橘叶片和瞬时表达csi-miR399叶片中表达量的变化;克隆csi-miR399前体基因序列,通过同源重组方法构建病毒表达载体pCLBV202-MIR399,根癌农杆菌介导的真空浸润法接种尤力克柠檬(Citrus limon),通过qPCR分析csi-miR399表达量;进而采用离体叶片针刺法接种Xcc,观察发病症状,统计病情指数,分析csi-miR399过表达对Xcc抗性的影响。【结果】接种Xcc后,csi-miR399在抗病品种四季橘中的表达呈现先下降再上升的趋势,而在感病品种纽荷尔脐橙中的表达呈持续下降趋势。接种Xcc 5 d时,csi-miR399在四季橘与纽荷尔脐橙中的表达量分别是健康对照的4.64倍和7.61%,初步表明csi-miR399与柑橘的溃疡病抗性相关。从13个预测靶基因中筛选鉴定了csi-miR399的3个靶基因Cs2g06030、Cs7g03830、Cs8g18800,分别编码泛素偶联酶PHO2、未知蛋白和漆酶。利用构建的病毒表达载体pCLBV202-MIR399获得过表达csi-miR399的柠檬植株(Y37、Y41和Y57),与空载体对照pCLBV202接种植株(L35)相比,Y37、Y41和Y57中csi-miR399表达量显著增加,接种Xcc后的溃疡病病斑面积显著减小,病情指数显著降低(P<0.01),表明csi-miR399过表达显著提高了柠檬的溃疡病抗性。【结论】csi-miR399与柑橘的溃疡病抗性密切相关,过表达csi-miR399显著提高柑橘对溃疡病的抗性,可应用于柑橘抗溃疡病的分子育种。