作者：胡俊; 刘卢生; 韩蓉蓉; 魏运民; 汪莹; 蒋...gmmate2基因铝胁迫耐铝性转基因烟草柠檬酸分泌
摘要：丹波黑大豆(Glycine max’Tamba’)是一种耐铝植物,其耐铝机制是根尖分泌柠檬酸络合铝离子。为了发掘其优异的耐铝基因资源,本研究以丹波黑大豆铝胁迫转录组数据为基础,利用反转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR)克隆了1个编码丹波黑大豆柠檬酸通道蛋白基因,命名为GmMATE2(GenBank No. MF497433.1)。该基因的CDS序列长度为1 674 bp,预测编码557个氨基酸,分子量为60.38 kD,等电点为9.54。GmMATE2蛋白不稳定性指数为28.38,是稳定蛋白质。氨基酸序列分析表明,GmMATE2含有9个跨膜结构、1个PolysaccsyntC结构域及2个多药及毒性复合物排出转运蛋白(multidrug and toxic compound extrusion, MATE)家族特有的MatE结构。进化树分析表明,GmMATE2与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、白车轴草(Trifolium repens)和鹰嘴豆(Cicer arietinum)的MATE蛋白亲缘关系较近。丹波黑大豆在铝胁迫(pH 4.5, 0.5 mmol/L CaCl2, 100μmol/L AlCl3)下,利用半定量RT-PCR分析表明,GmMATE2在根尖上调表达,24 h时表达量最高,根尖柠檬酸的分泌量随着时间的延长而增多,表明该基因参与铝胁迫反应。构建过表达载体pBI121-GmMATE2,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum),获得3株转基因烟草植株。对转基因烟草进行耐铝分析,在铝胁迫(pH 4.5, 0.5 mmol/L CaCl2, 50μmol/L AlCl3)下,qRT-PCR分析表明,在转基因烟草中GmMATE2上调表达;转基因烟草根尖柠檬酸分泌量是野生型的2.56~3.79倍;转基因烟草根相对伸长量是野生型的1.91~3.45倍;转基因烟草根尖铬天青S染色较野生型浅。上述结果表明,丹波黑大豆GmMATE2是柠檬酸通道蛋白基因,能提高转基因烟草柠檬酸分泌量及耐铝性。本研究为改良铝敏感植物的耐铝性提供了基因资源。
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