园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (3): 655-670.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0378
收稿日期:
2024-07-09
修回日期:
2025-01-12
出版日期:
2025-03-25
发布日期:
2025-03-25
通讯作者:
基金资助:
DENG Shuqin, GAO Yingrui, LI Yutong, WANG Ying, GONG Chunmei, BAI Juan*()
Received:
2024-07-09
Revised:
2025-01-12
Published:
2025-03-25
Online:
2025-03-25
摘要:
以‘陕茶1号’茶树品种为材料,克隆得到U-box家族泛素E3连接酶基因CsPUB21并进行功能分析。序列分析发现CsPUB21编码区长度为1 242 bp,共编码413个氨基酸,在N端含有U-box保守结构域、C端含有ARM结构域,为不稳定的亲水性蛋白。启动子区含有多个响应干旱、高盐、低温胁迫的顺式作用元件。亚细胞定位结果表明,CsPUB21定位于细胞膜和细胞质。基因表达模式分析显示,在5个供试茶树品种中,CsPUB21受干旱和盐胁迫诱导表达上调,而在低温胁迫下降低。在拟南芥中过表达CsPUB21,显著增强了植株对干旱和盐胁迫的抗性。qRT-PCR结果显示,CsPUB21过表达拟南芥在干旱和盐胁迫后CsPUB21表达量上调。与野生型相比,CsPUB21过表达拟南芥在干旱、盐胁迫处理条件下叶绿素含量、可溶性糖含量较高,抗氧化酶SOD、POD、CAT活性增强,相对电导率和MDA含量降低。研究结果说明CsPUB21在茶树应对干旱和盐胁迫时发挥正向调节作用。
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引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | 用途 Usage |
---|---|---|
1300-CsPUB21-F | GAGAACACGGGGGAC GAGCTCATGATTTCGTCTTGGCGGAG | 植物过表达 Plant overexpression |
1300-CsPUB21-R | CGCATAGCTAATCTG GGATCCTCAATTTTGAAGAGCTTCAACAAGA | |
qRT-CsPUB21-F | GAAGGGTTTGGCGAAGGAGA | 荧光定量PCR Quantitative real time PCR |
qRT-CsPUB21-R | AGCCCTCTCGCATATGCTTC | |
qRT-Csβ-actin-F | GGTAACATTGTGCTCAGTGGTGG | |
qRT-Csβ-actin-R | AACGACCTTAATCTTCATGCTGC |
表1 本研究中所用的引物序列信息
Table 1 Primers sequence information used in this study
引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | 用途 Usage |
---|---|---|
1300-CsPUB21-F | GAGAACACGGGGGAC GAGCTCATGATTTCGTCTTGGCGGAG | 植物过表达 Plant overexpression |
1300-CsPUB21-R | CGCATAGCTAATCTG GGATCCTCAATTTTGAAGAGCTTCAACAAGA | |
qRT-CsPUB21-F | GAAGGGTTTGGCGAAGGAGA | 荧光定量PCR Quantitative real time PCR |
qRT-CsPUB21-R | AGCCCTCTCGCATATGCTTC | |
qRT-Csβ-actin-F | GGTAACATTGTGCTCAGTGGTGG | |
qRT-Csβ-actin-R | AACGACCTTAATCTTCATGCTGC |
顺式作用元件 cis-Acting element | 序列 Sequence | 数量 Amount | 功能 Function |
---|---|---|---|
MYB | CAACCA CAACTG | 6 1 | 干旱、高盐、低温响应元件Drought,high salt,low temperature response element |
MBS | CAACTG | 1 | 干旱响应元件Drought response element |
STRE | AGGGG | 2 | 胁迫响应元件Stress response element |
WUN-motif | AAATTACT | 2 | 损伤诱导元件Damage inductive element |
WRE3 | CCACCT | 1 | 损伤诱导元件Damage inductive element |
W box | TTGACC | 1 | 损伤与病原响应元件Damage and pathogen response element |
ARE | AAACCA | 1 | 厌氧诱导调控元件Anaerobic inducible regulatory element |
Box 4 | ATTAAT | 5 | 光响应元件Photoresponsive element |
ATC-motif | AGTAATCT | 1 | 光响应元件Photoresponsive element |
AAGAA-motif | GAAAGAA | 1 | 脱落酸响应元件Abscisic acid response element |
ABRE | TACGGTC | 1 | 脱落酸响应元件Abscisic acid response element |
MYC | CATGTG | 4 | 抗脱落酸响应元件Abscisic acid resistant response element |
F-box | CTATTCTCATT | 1 | 赤霉素响应元件Gibberellin response element |
CGTCA-motif | CGTCA | 4 | 茉莉酸响应元件Jasmonic acid response element |
TGACG-motif | TGACG | 4 | 茉莉酸响应元件Jasmonic acid response element |
ERE | ATTTTAAA | 2 | 乙烯响应元件Ethylene responsive element |
as-1 | TGACG | 4 | 根特异表达顺式作用调控元件Root specific expression of cis-acting regulatory elements |
表2 CsPUB21基因启动子区顺式作用元件预测
Table 2 Prediction of cis-acting elements in the promoter region of CsPUB21
顺式作用元件 cis-Acting element | 序列 Sequence | 数量 Amount | 功能 Function |
---|---|---|---|
MYB | CAACCA CAACTG | 6 1 | 干旱、高盐、低温响应元件Drought,high salt,low temperature response element |
MBS | CAACTG | 1 | 干旱响应元件Drought response element |
STRE | AGGGG | 2 | 胁迫响应元件Stress response element |
WUN-motif | AAATTACT | 2 | 损伤诱导元件Damage inductive element |
WRE3 | CCACCT | 1 | 损伤诱导元件Damage inductive element |
W box | TTGACC | 1 | 损伤与病原响应元件Damage and pathogen response element |
ARE | AAACCA | 1 | 厌氧诱导调控元件Anaerobic inducible regulatory element |
Box 4 | ATTAAT | 5 | 光响应元件Photoresponsive element |
ATC-motif | AGTAATCT | 1 | 光响应元件Photoresponsive element |
AAGAA-motif | GAAAGAA | 1 | 脱落酸响应元件Abscisic acid response element |
ABRE | TACGGTC | 1 | 脱落酸响应元件Abscisic acid response element |
MYC | CATGTG | 4 | 抗脱落酸响应元件Abscisic acid resistant response element |
F-box | CTATTCTCATT | 1 | 赤霉素响应元件Gibberellin response element |
CGTCA-motif | CGTCA | 4 | 茉莉酸响应元件Jasmonic acid response element |
TGACG-motif | TGACG | 4 | 茉莉酸响应元件Jasmonic acid response element |
ERE | ATTTTAAA | 2 | 乙烯响应元件Ethylene responsive element |
as-1 | TGACG | 4 | 根特异表达顺式作用调控元件Root specific expression of cis-acting regulatory elements |
图4 CsPUB21在茶树原生质体(A)和烟草叶表皮(B)中的亚细胞定位
Fig. 4 Subcellular localization of CsPUB21 in tea leaf mesophyll protoplasts(A)and leaf epidermis of Nicotiana benthamiana(B)
图5 不同茶树品种在干旱、盐(NaCl)、低温(4 ℃)胁迫处理下CsPUB21的表达模式 *、**、***分别表示在P < 0.05、P < 0.01、P < 0.001下的显著差异;ns:非显著差异。下同
Fig. 5 Analysis of CsPUB21 gene expression patterns in different tea cultivars under drought,salt and low temperature stress treatments *,**,*** indicate significant difference as determined via two-way ANOVA at P < 0.05,P < 0.01,P < 0.001,respectively;ns:No significant difference. The same below
图6 拟南芥过表达CsPUB21株系(OE#1和OE#2)及其野生型(Col-0)的鉴定
Fig. 6 Identification of overexpressed CsPUB21 line(OE#1 and OE#2)and wild type(Col-0)in Arabidopsis thaliana
图7 非生物胁迫下拟南芥野生型(Col-0)和过表达CsPUB21株系(OE#1和OE#2)的表型
Fig. 7 Phenotypes of Arabidopsis thaliana widetype(Col-0)and CsPUB21 overexpressing line(OE#1和OE#2)under abiotic stress
图8 非生物胁迫下拟南芥过表达CsPUB21植株中基因的表达量
Fig. 8 Relative expression of CsPUB21 gene in Arabidopsis thaliana with overexpression lines under different abiotic stress
图9 非生物胁迫下拟南芥野生型(Col-0)和过表达CsPUB21株系(OE)中SOD、POD、CAT酶活性
Fig. 9 Activity of SOD,POD and CAT enzyme in Arabidopsis thaliana wild type(Col-0)and CsPUB21 overexpressing lines(OE)under abiotic stress
图10 非生物胁迫下拟南芥野生型(Col-0)和过表达CsPUB21株系(OE)的生理指标
Fig. 10 Physiological indices analysis of Arabidopsis thaliana wild type(Col-0)and CsPUB21 overexpressing lines(OE)under abiotic stress
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