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作物杂志,2023, 第3期: 43–50 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.03.006

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

苦荞抗立枯病基因FtABCG12的克隆及其功能分析

李光胜1,2(), 卢翔1,3, 赖弟利1,3, 张凯旋2, 王海华1(), 周美亮2()   

  1. 1湖南科技大学生命科学与健康学院，411201，湖南湘潭
    2中国农业科学院作物科学研究所，100081，北京
    3贵州大学农学院，520025，贵州贵阳
  • 收稿日期:2022-06-20 修回日期:2022-09-27 出版日期:2023-06-15 发布日期:2023-06-16
  • 通讯作者: 周美亮，主要从事荞麦种质资源与产量品质研究，E-mail：zhoumeiliang@caas.cn；王海华为共同通信作者，主要从事植物抗病、抗重金属的生理与分子基础研究，E-mail：hhwang@hunst.edu.cn
  • 作者简介:李光胜，主要从事植物学研究，E-mail：2621739527@qq.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2019YFD1001300);国家重点研发计划(2019YFD1001305)

Molecular Cloning and Functional Analysis of Resistance Gene FtABCG12 of Tartary Buckwheat to Blight

Li Guangsheng1,2(), Lu Xiang1,3, Lai Dili1,3, Zhang Kaixuan2, Wang Haihua1(), Zhou Meiliang2()   

  1. 1College of Life and Health Sciences, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, Hunan, China
    2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
    3College of Agriculture, Guizhou University, Guiyang 520025, Guizhou, China
  • Received:2022-06-20 Revised:2022-09-27 Online:2023-06-15 Published:2023-06-16

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PDF (PC)

160

摘要：

以川荞1号为材料，克隆得到FtABCG12基因。基因结构分析表明，FtABCG12基因由7个外显子和6个内含子组成，cDNA全长1734bp，编码577个氨基酸。系统进化树显示，FtABCG12蛋白与拟南芥AtABCG11、AtABCG12、AtABCG13和AtABCG15蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明，FtABCG12基因在苦荞中的表达受立枯丝核菌侵染的诱导。转基因拟南芥中，过表达FtABCG12基因可显著提高拟南芥植株的抗病性。以上结果证明，FtABCG12基因参与苦荞生物胁迫的适应过程，为进一步研究FtABCG12调控苦荞抗立枯病的分子机制奠定了基础。

关键词: 苦荞, FtABCG12, 克隆, 拟南芥, 抗立枯病

Abstract:

FtABCG12 gene was cloned from tartary buckwheat Chuanqiao No.1. The FtABCG12 gene was composed of seven exons and six introns with a full length cDNA of 1734bp, encoding 577 amino acids. Phylogenetic tree showed that FtABCG12 protein was closely related to Arabidopsis thaliana AtABCG11, AtABCG12, AtABCG13 and AtABCG15 proteins. qRT-PCR results indicated that the expression of FtABCG12 gene in tartary buckwheat was induced by the infection of Rhizoctonia solani. In transgenic A.thaliana, overexpression of FtABCG12 gene significantly increased the disease resistance of A.thaliana plants. These results proved that FtABCG12 was involved in the adaptation process of tartary buckwheat under biological stress, which laid the foundation for further study on the molecular mechanism of FtABCG12 regulation of tartary buckwheat resistance to blight.

Key words: Tartary buckwheat, FtABCG12, Cloning, Arabidopsis thaliana, Resistance to blight

表1

引物序列汇总

引物Primer 引物序列Primer sequence (5′-3′) 用途Function
FtABCG12-F ATGGGTCCTTCTGGCTGTG 基因克隆
FtABCG12-R TTACAAGGATTTTGATTTATCCCTA
FtABCG12-qPCR-F GCCTTCTTGCTAATGGG qRT-PCR
FtABCG12-qPCR-R GCTTACAACAACACCTCC
FtH3-qPCR-F GAAATTCGCAAGTACCAGAAGAG qRT-PCR
内参基因
FtH3-qPCR-R CCAACAAGGTATGCCTCAGC
1307-FtABCG12-F ACGGGGGACTCTTGACCATGGATGGGTCCTTCTGGCTGTGG 构建过表达载体
1307通用引物
1307-FtABCG12-R
 AAGTTCTTCTCCTTTACTAGTTTACAAGGATTTTGATTTATCCCTACG
CTCAAGCAATCAAGCATTCTAC

图1

FtABCG12基因结构

表2

FtABCG12基因启动子序列中的顺式作用元件

元件名称
Element name		 序列
Sequence		 功能
Function
TATA-box TATA TATAA TATA框，转录起始必需元件
TATAAA TATATA
CAAT-box CAAT CAAAT CAAT框，转录增强元件
CCAAT
MYB CAACCA 转录因子结合位点
TGACG-motif TGACG MeJA反应响应元件
CGTCA-motif CGTCA
ABRE CACGTG ACGTG 脱落酸反应响应元件
AACCCGG
TCA-element TCAGAAGAGG 水杨酸反应响应元件
TATC-box TATCCCA 赤霉素反应响应元件
I-box GGATAAGGTG 光照响应元件
GATA-motif GATAGGG
G-box CACGTG
WRE3 CCACCT 损伤诱导响应元件

图2

FtABCG12及其同源蛋白的系统发育树

图3

不同处理下FtABCG12的表达模式 不同小写字母表示差异显著（P < 0.05），下同

图4

转基因拟南芥的抗病性表型验证 对照组：不作处理，试验组：立枯丝核菌侵染离体叶片。WT：野生型拟南芥，FtABCG12-OE：FtABCG12过表达拟南芥。下同

图5

转基因拟南芥的抗病性DAB染色验证

图6

转基因拟南芥中的表达模式 WT-V：野生型离体叶片未处理；WT-RS-V：野生型离体叶片受立枯丝核菌侵染；GOE-V：FtABCG12过表达拟南芥离体叶片未处理；GOE-RS-V：FtABCG12过表达拟南芥离体叶片受立枯丝核菌侵染；WT-L：野生型活体叶片未处理；WT-RS-L：野生型活体叶片受立枯丝核菌侵染；GOE-L：FtABCG12过表达拟南芥活体叶片未侵染；GOE-RS-L：FtABCG12过表达拟南芥活体叶片受立枯丝核菌侵染

图7

转基因拟南芥的抗病性相关生理生化指标分析 WT-RS：立枯丝核菌侵染的野生型拟南芥；GOE：FtABCG12过表达拟南芥；GOE-RS：立枯丝核菌侵染的FtABCG12过表达拟南芥

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