园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (12): 2829-2842.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0015
杨雪1, 胡进红1, 李晶晶1, 章英才1, 王玲霞1,2, 梁文裕1,2,*()
收稿日期:
2024-04-02
修回日期:
2024-09-03
出版日期:
2024-12-25
发布日期:
2024-12-13
通讯作者:
基金资助:
YANG Xue1, HU Jinhong1, LI Jingjing1, ZHANG Yingcai1, WANG Lingxia1,2, LIANG Wenyu1,2()
Received:
2024-04-02
Revised:
2024-09-03
Published:
2024-12-25
Online:
2024-12-13
摘要:
采用RACE方法克隆宁夏枸杞(Lycium barbarum)TGA2并进行序列分析,采用PCR法克隆其启动子序列,构建过表达载体pCAMBIA 2300EGFP-TGA2转化拟南芥,进行TGA2亚细胞定位,并分析转TGA2拟南芥对NaCl胁迫的响应。结果表明,宁夏枸杞TGA2全长2 281 bp,编码493个氨基酸;上游启动子序列为2 479 bp,存在多个参与植物激素和光信号响应顺式作用元件;宁夏枸杞TGA2的氨基酸序列与三分三(Anisodus acutangulus)TGA2的氨基酸序列相似性较高;TGA2定位于细胞核,并表现出转录激活活性;在不同浓度NaCl胁迫下,转TGA2拟南芥的TGA2表达量均高于野生型,且对NaCl胁迫的耐受能力明显增强;在相同浓度NaCl胁迫下,转TGA2拟南芥的ABA、水杨酸、蔗糖果糖基转移酶含量大多显著高于野生型;在0 ~ 100 mmol · L-1 NaCl胁迫下,转TGA2拟南芥GST活性均高于野生型;在300 mmol · L-1 NaCl胁迫下,转TGA2拟南芥的SOD、POD、CAT活性高于野生型,MDA含量低于野生型。以上结果说明过表达TGA2基因可以有效缓解拟南芥由盐胁迫导致的膜脂过氧化作用,增强拟南芥对盐胁迫的抵抗能力。
杨雪, 胡进红, 李晶晶, 章英才, 王玲霞, 梁文裕. 宁夏枸杞TGA2转化拟南芥增强其耐盐性[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2829-2842.
YANG Xue, HU Jinhong, LI Jingjing, ZHANG Yingcai, WANG Lingxia, LIANG Wenyu. Genetic Transformation of Lycium Barbarum TGA2 Gene in Arabidopsis Enhances Its Salt Tolerance[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(12): 2829-2842.
用途 Purpose | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
---|---|---|
载体构建和表达模式 Vector construction and expression mode | TGA2-F | ATGGAGAGTCAAAGAATTGG |
TGA2-R | TCACATATTTGAGAAATGG | |
3′GSP1 | CAAGGTGCTTCATGGTGATAGGGGAAT | |
3′GSP2 | CCCTATGGGCATCACGTCCTAGAGAGA | |
5′GSP1 | GCTGGTGGTTCTTGAT | |
5′GSP2 | GGAGGATTTAGGCCACGAA | |
5′GSP3 | AAGGCATGTTGTGATCAGC | |
3′CDS | AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGTAC(T)30 V N | |
基因启动子克隆 Gene promoter cloning | TGA2-R1 | TCTCCTCCTCCTGATTTTGAGCTTCC |
TGA2-R2 | TCATCATTGCTCATCTTAACTCCTTGCAG | |
TGA2-R3 | AGAAGTGCATAAGGCATGTTGTGATC | |
目的基因扩增引物 Target gene amplification primers | TGA2-2300-EGFP-F | ACGGGGGACGAGCTCGGTACC ATGGAGAGTCAAAGAATTGGAGAC |
TGA2-2300-EGFP-F | CACCATGGTGTCGACTCTAGA CATATTTGAGAAATGGTGTTGGGATG | |
基因定量分析 Quantitative analysis of genes | TGA2-T-F | CCACTATCCTTCGCAAGACC |
TGA2-T-R | GCTGAACCTGAATCACTACTCT | |
TGA2-F-Y | CCAAGAACAGGAGTGTCACATA | |
TGA2-R-Y | GTCTTAGCATCAGTCACCCTATC | |
目的基因扩增引物 Target gene amplification primers | TGA2-QRT-F | GTCTTAGCATCAGTCACCCTATC |
TGA2-QRT-R | CCAAGAACAGGAGTGTCACATA | |
内参引物 Internal reference primer | Actin-F | CCTAAGGCCAACAGAGAGAAA |
Actin-R | CGACCACTAGCATACAAGGAA |
表1 引物序列
Table 1 Primers sequence
用途 Purpose | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
---|---|---|
载体构建和表达模式 Vector construction and expression mode | TGA2-F | ATGGAGAGTCAAAGAATTGG |
TGA2-R | TCACATATTTGAGAAATGG | |
3′GSP1 | CAAGGTGCTTCATGGTGATAGGGGAAT | |
3′GSP2 | CCCTATGGGCATCACGTCCTAGAGAGA | |
5′GSP1 | GCTGGTGGTTCTTGAT | |
5′GSP2 | GGAGGATTTAGGCCACGAA | |
5′GSP3 | AAGGCATGTTGTGATCAGC | |
3′CDS | AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGTAC(T)30 V N | |
基因启动子克隆 Gene promoter cloning | TGA2-R1 | TCTCCTCCTCCTGATTTTGAGCTTCC |
TGA2-R2 | TCATCATTGCTCATCTTAACTCCTTGCAG | |
TGA2-R3 | AGAAGTGCATAAGGCATGTTGTGATC | |
目的基因扩增引物 Target gene amplification primers | TGA2-2300-EGFP-F | ACGGGGGACGAGCTCGGTACC ATGGAGAGTCAAAGAATTGGAGAC |
TGA2-2300-EGFP-F | CACCATGGTGTCGACTCTAGA CATATTTGAGAAATGGTGTTGGGATG | |
基因定量分析 Quantitative analysis of genes | TGA2-T-F | CCACTATCCTTCGCAAGACC |
TGA2-T-R | GCTGAACCTGAATCACTACTCT | |
TGA2-F-Y | CCAAGAACAGGAGTGTCACATA | |
TGA2-R-Y | GTCTTAGCATCAGTCACCCTATC | |
目的基因扩增引物 Target gene amplification primers | TGA2-QRT-F | GTCTTAGCATCAGTCACCCTATC |
TGA2-QRT-R | CCAAGAACAGGAGTGTCACATA | |
内参引物 Internal reference primer | Actin-F | CCTAAGGCCAACAGAGAGAAA |
Actin-R | CGACCACTAGCATACAAGGAA |
名称 Name | 特征序列 Characteristic sequence | 元件功能 Component function | 位置/bp Site |
---|---|---|---|
ABRE | ACGTG | ABA响应 ABA response | -5 |
ACE | CTAACGTATT | 光响应 Photoresponse | + 9 |
AE-box | AGAAACAA | 光响应 Photoresponse | -8 |
Box4 | ATTAAT | 光响应 Photoresponse | -6 |
G-box | CACGTT | 光响应 Photoresponse | + 6 |
P-box | CCTTTTG | 赤霉素响应 Gibberellin response | + 7、-7 |
TCA-element | CCATCTTTTT | 水杨酸响应 Salicylic acid response | + 9 |
TGACG-motif | TGACG | 茉莉酸甲酯响应 Response of methyl jasmonate | + 5、-5 |
TCT-motif | TCTTAC | 光响应 Photoresponse | -953 |
TC-rich repeats | GTTTTCTTAC | 防御和应激反应响应 Defense and stress response | -622、+ 213 |
MYB | CAACCA | MYB结合位点;干旱响应;ABA响应 MYB binding site;Drought response;ABA response | -676、+ 1702、-1125、 -2263 |
MYC | CATTTG | MYC结合位点;干旱响应;ABA响应 MYC binding site;Drought response;ABA response | -81、-1587 |
as-1 | TGACG | + 1、-131 |
表2 TGA2基因启动子部分顺式作用元件
Table 2 cis-Acting elements of TGA2 promoters
名称 Name | 特征序列 Characteristic sequence | 元件功能 Component function | 位置/bp Site |
---|---|---|---|
ABRE | ACGTG | ABA响应 ABA response | -5 |
ACE | CTAACGTATT | 光响应 Photoresponse | + 9 |
AE-box | AGAAACAA | 光响应 Photoresponse | -8 |
Box4 | ATTAAT | 光响应 Photoresponse | -6 |
G-box | CACGTT | 光响应 Photoresponse | + 6 |
P-box | CCTTTTG | 赤霉素响应 Gibberellin response | + 7、-7 |
TCA-element | CCATCTTTTT | 水杨酸响应 Salicylic acid response | + 9 |
TGACG-motif | TGACG | 茉莉酸甲酯响应 Response of methyl jasmonate | + 5、-5 |
TCT-motif | TCTTAC | 光响应 Photoresponse | -953 |
TC-rich repeats | GTTTTCTTAC | 防御和应激反应响应 Defense and stress response | -622、+ 213 |
MYB | CAACCA | MYB结合位点;干旱响应;ABA响应 MYB binding site;Drought response;ABA response | -676、+ 1702、-1125、 -2263 |
MYC | CATTTG | MYC结合位点;干旱响应;ABA响应 MYC binding site;Drought response;ABA response | -81、-1587 |
as-1 | TGACG | + 1、-131 |
图5 TGA2表达载体构建及转化 A:目的基因扩增;B:大肠杆菌PCR鉴定。M:Marker DL2000;1 ~ 10:TGA2基因PCR产物。
Fig. 5 Construction and transformation of TGA2 gene expression vector A:Target gene amplification;B:Identification of E. coli by PCR;1-10:TGA2 gene PCR product.
图6 过表达TGA2拟南芥T1代(A)和T2代(B)DNA鉴定 M:DL2000;1 ~ 14:转基因拟南芥;WT:阴性对照(野生型);CK:空白对照(水);P:阳性对照(农杆菌菌液)。
Fig. 6 Overexpression of TGA2 in Arabidopsis thaliana T1(A)and T2(B)DNA identification M:DL2000;1-14:Transgenic A. thaliana;WT:Negative control(wild type);CK:Blank control(water);P:Positive control(Agrobacterium tumefaciens).
图7 NaCl胁迫下拟南芥野生型和转基因(TGA2-OE)株系表型及存活率变化 不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。下同。
Fig. 7 Phenotypic changes and survival rate of wild-type and TGA2 transgenic Arabidopsis thaliana under different NaCl concentrations The different lowercase letters between groups indicate significant differences(P < 0.05). The same below.
图8 NaCl胁迫下宁夏枸杞幼苗(A)和拟南芥野生型与转基因(TGA2-OE)植株(B)的TGA2表达量
Fig. 8 The expression levels of TGA2 in Lycium barbarum seedlings(A)and TGA2 in wild-type and transgenic(TGA2-OE)Arabidopsis thaliana(B)under different NaCl concentrations stress
图10 NaCl胁迫下野生型和转基因(TGA2-OE)拟南芥GST、SOD、POD、CAT活性和SST、MDA含量的变化
Fig. 10 Changes of GST,SOD,POD,CAT activities and SST,MDA content in wild type and transgenic Arabidopsis thaliana under NaCl stress
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doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2014-0359 |
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