园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (8): 2306-2318.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2025-0363
• 遗传育种 · 种质资源 · 分子生物学 • 上一篇 下一篇
杨宏羽, 王言, 刘涛涛, 姚文霞, 范相军, 余斌, 师桂英*(
)
收稿日期:2026-04-07
修回日期:2026-06-30
出版日期:2026-08-25
发布日期:2026-08-25
通讯作者:
基金资助:
YANG Hongyu, WANG Yan, LIU Taotao, YAO Wenxia, FAN Xiangjun, YU Bin, SHI Guiying*(
)
Received:2026-04-07
Revised:2026-06-30
Published:2026-08-25
Online:2026-08-25
摘要:
为探究马铃薯(Solanum tuberosum L.)Trihelix基因在低温响应中的功能,通过在拟南芥中过表达前期已鉴定马铃薯低温响应基因StTrihelix30,并测定过表达株系的抗低温生理指标。结果表明: StTrihelix30不具备毒性,具有自激活活性;过表达StTrihelix30的转基因拟南芥株系在低温胁迫下表现出更高的抗寒性,相对电导率较野生型降低27.3%,MDA含量减少34.5%,抗氧化酶活性显著提升,SOD、POD和CAT活性分别增加至野生型的1.8、2.1和1.5倍,清除活性氧(ROS)的能力明显增强。综上所述,StTrihelix30能够通过提高植物的抗氧化能力来增强其在低温胁迫下的适应性。
杨宏羽, 王言, 刘涛涛, 姚文霞, 范相军, 余斌, 师桂英. 马铃薯StTrihelix30的基因克隆及在低温胁迫下的功能分析[J]. 园艺学报, 2026, 53(8): 2306-2318.
YANG Hongyu, WANG Yan, LIU Taotao, YAO Wenxia, FAN Xiangjun, YU Bin, SHI Guiying. Cloning of the StTrihelix30 Gene in Potatoes and Functional Analysis Under Low-temperature Stress[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(8): 2306-2318.
| 用途Purpose | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′)Primers sequence |
|---|---|---|
| 瞬时表达/过表达载体 Transient expression / overexpression vector | StTrihelix30-F | TTTGGAGAGGACACGCTCGAGATGCTGGAAAGTTCTGTTTTGTTG |
| StTrihelix30-R | GCCCTTGCTCACCATGAATTCACATTCTGTTCTTTCTGATGCTTGTT | |
| BD载体 BD carrier | StTrihelix30-F | AGGCCGAATTCCCGGGGATCCTTATGCTGGAAAGTTCTGTTTTGTTG |
| StTrihelix30-R | CCGCTGCAGGTCGACGGATCCTCAACATTCTGTTCTTTCTGATGCT |
表1 StTrihelix30基因克隆及载体构建所用引物序列
Table 1 Primer sequences used for the cloning of the StTrihelix30 and vector construction
| 用途Purpose | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′)Primers sequence |
|---|---|---|
| 瞬时表达/过表达载体 Transient expression / overexpression vector | StTrihelix30-F | TTTGGAGAGGACACGCTCGAGATGCTGGAAAGTTCTGTTTTGTTG |
| StTrihelix30-R | GCCCTTGCTCACCATGAATTCACATTCTGTTCTTTCTGATGCTTGTT | |
| BD载体 BD carrier | StTrihelix30-F | AGGCCGAATTCCCGGGGATCCTTATGCTGGAAAGTTCTGTTTTGTTG |
| StTrihelix30-R | CCGCTGCAGGTCGACGGATCCTCAACATTCTGTTCTTTCTGATGCT |
图1 马铃薯StTrihelix30基因的克隆及重组载体菌落PCR鉴定 M:DL2000 marker。A:StTrihelix30基因克隆;B:大肠杆菌菌液PCR;C:农杆菌菌液PCR
Fig. 1 Cloning of the StTrihelix30 of potato and PCR identification of recombinant vector colonies M:DL2000 marker. A:StTrihelix30 gene clone;B:PCR of Escherichia coli bacteriophage;C:PCR of Agrobacterium bacteriophage
图2 马铃薯StTrihelix30和同源基因的物种进化关系(A)和基因结构分析(B)
Fig. 2 Phylogenetic relationships(A)and gene structure analysis(B)of StTrihelix30 and its homologous genes
| 物种 Species | 基因 Gene | 氨基酸数量 No. of amino acid | 分子量/Da Molecular weight | 等电点 pI | 脂溶性系数 Aliphatic index | 亲水性 Hydropathicity |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 马铃薯Solanum tuberosum | StTrihelix30 | 503 | 57 413.52 | 7.99 | 59.96 | -1.001 |
| 多疣茄Solanum verrucosum | XM_049514945.1 | 497 | 56 894.05 | 7.98 | 61.09 | -0.998 |
| 欧白英Solanum dulcamara | XM_055976455.1 | 502 | 57 445.28 | 7.58 | 58.92 | -1.061 |
| 辣椒Capsicum annuum | XM_016695686.2 | 506 | 57 402.60 | 8.74 | 60.20 | -1.001 |
| 枸杞Lycium barbarum | XM_060327770.1 | 480 | 55 030.00 | 8.31 | 61.60 | -1.008 |
| 黄瓜Cucumis sativus | XM_004147307.3 | 499 | 57 254.69 | 5.55 | 61.04 | -1.097 |
| 甜瓜Cucumis melo | XM_008462691.3 | 500 | 57 063.60 | 5.62 | 61.72 | -1.061 |
| 牵牛Ipomoea nil | XM_019321946.1 | 480 | 54 300.42 | 6.00 | 58.42 | -1.037 |
表2 马铃薯StTrihelix30同源蛋白理化性质分析
Table 2 Analysis of physicochemical properties of the homologous protein StTrihelix30 in potato
| 物种 Species | 基因 Gene | 氨基酸数量 No. of amino acid | 分子量/Da Molecular weight | 等电点 pI | 脂溶性系数 Aliphatic index | 亲水性 Hydropathicity |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 马铃薯Solanum tuberosum | StTrihelix30 | 503 | 57 413.52 | 7.99 | 59.96 | -1.001 |
| 多疣茄Solanum verrucosum | XM_049514945.1 | 497 | 56 894.05 | 7.98 | 61.09 | -0.998 |
| 欧白英Solanum dulcamara | XM_055976455.1 | 502 | 57 445.28 | 7.58 | 58.92 | -1.061 |
| 辣椒Capsicum annuum | XM_016695686.2 | 506 | 57 402.60 | 8.74 | 60.20 | -1.001 |
| 枸杞Lycium barbarum | XM_060327770.1 | 480 | 55 030.00 | 8.31 | 61.60 | -1.008 |
| 黄瓜Cucumis sativus | XM_004147307.3 | 499 | 57 254.69 | 5.55 | 61.04 | -1.097 |
| 甜瓜Cucumis melo | XM_008462691.3 | 500 | 57 063.60 | 5.62 | 61.72 | -1.061 |
| 牵牛Ipomoea nil | XM_019321946.1 | 480 | 54 300.42 | 6.00 | 58.42 | -1.037 |
| 物种 Species | 基因 Gene | a-螺旋/% Alpha helix | β-折叠/% Beta turn | 不规则卷曲/% Random coil | 延伸链/% Extended strand | 亚细胞定位 Subcellular localization |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 马铃薯Solanum tuberosum | XM_006350958.2 | 43.94 | 4.57 | 48.51 | 2.98 | 细胞核Nuclear |
| 多疣茄Solanum verrucosum | XM_049514945.1 | 43.66 | 4.63 | 48.89 | 2.82 | 细胞核、叶绿体Nuclear、Chloroplast |
| 欧白英Solanum dulcamara | XM_055976455.1 | 45.22 | 4.98 | 48.41 | 1.39 | 细胞核Nuclear |
| 辣椒Capsicum annuum | XM_016695686.2 | 43.87 | 4.15 | 50.00 | 1.98 | 细胞核Nuclear |
| 枸杞Lycium barbarum | XM_060327770.1 | 46.04 | 3.75 | 48.54 | 1.67 | 细胞核Nuclear |
| 黄瓜Cucumis sativus | XM_004147307.3 | 47.90 | 3.61 | 45.29 | 3.21 | 细胞核Nuclear |
| 甜瓜Cucumis melo | XM_008462691.3 | 47.00 | 4.60 | 45.60 | 2.80 | 细胞核Nuclear |
| 牵牛Ipomoea nil | XM_019321946.1 | 46.66 | 3.75 | 47.71 | 2.08 | 细胞核Nuclear |
| 马铃薯Solanum tuberosum | StTrihelix30 | 43.94 | 4.57 | 48.51 | 2.98 | 细胞核Nuclear |
表3 马铃薯StTrihelix30及其同源序列二级结构和亚细胞预测
Table 3 Secondary structure and subcellular prediction of potato StTrihelix30 and its homologous sequences
| 物种 Species | 基因 Gene | a-螺旋/% Alpha helix | β-折叠/% Beta turn | 不规则卷曲/% Random coil | 延伸链/% Extended strand | 亚细胞定位 Subcellular localization |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 马铃薯Solanum tuberosum | XM_006350958.2 | 43.94 | 4.57 | 48.51 | 2.98 | 细胞核Nuclear |
| 多疣茄Solanum verrucosum | XM_049514945.1 | 43.66 | 4.63 | 48.89 | 2.82 | 细胞核、叶绿体Nuclear、Chloroplast |
| 欧白英Solanum dulcamara | XM_055976455.1 | 45.22 | 4.98 | 48.41 | 1.39 | 细胞核Nuclear |
| 辣椒Capsicum annuum | XM_016695686.2 | 43.87 | 4.15 | 50.00 | 1.98 | 细胞核Nuclear |
| 枸杞Lycium barbarum | XM_060327770.1 | 46.04 | 3.75 | 48.54 | 1.67 | 细胞核Nuclear |
| 黄瓜Cucumis sativus | XM_004147307.3 | 47.90 | 3.61 | 45.29 | 3.21 | 细胞核Nuclear |
| 甜瓜Cucumis melo | XM_008462691.3 | 47.00 | 4.60 | 45.60 | 2.80 | 细胞核Nuclear |
| 牵牛Ipomoea nil | XM_019321946.1 | 46.66 | 3.75 | 47.71 | 2.08 | 细胞核Nuclear |
| 马铃薯Solanum tuberosum | StTrihelix30 | 43.94 | 4.57 | 48.51 | 2.98 | 细胞核Nuclear |
图3 马铃薯StTrihelix30-EGFP融合蛋白在本氏烟草叶片细胞中的亚细胞定位
Fig. 3 Subcellular localization of potato StTrihelix30-EGFP fusion protein in Nicotiana benthamiana leaf cells
图4 马铃薯StTrihelix30-pGBKT7重组质粒的PCR验证 M:DL2000 marker。A:StTrihelix30基因克隆;B:大肠杆菌菌液PCR
Fig. 4 Potato StTrihelix30- pGBKT7 PCR amplification map M:DL2000 marker. A:Gene clone of StTrihelix30;B:PCR detection of Escherichia coli
图5 马铃薯StTrihelix30在酵母中的自激活性及毒性检测 M:DNA marker。A:酵母菌落PCR检测;B:StTrihelix30的自激活性及毒性检测
Fig. 5 Self-activation and toxicity assays for potato StTrihelix30 M:DNA marker. A:Yeast colony PCR assay;B:Self-activation and toxicity assays for StTrihelix30
图6 StTrihelix30转基因拟南芥的筛选与PCR鉴定 M:DNA marker。A:StTrihelix30转基因拟南芥筛选;B:StTrihelix30转基因拟南芥检测条带。N:WT阴性对照,P:pART-CAM-StTrihelix30-EGFP大肠重组质粒阳性对照
Fig. 6 Screening and PCR identification of StTrihelix30 transgenic Arabidopsis thaliana plants M:DNA marker. A:StTrihelix30 transgenic Arabidopsis thaliana;B:StTrihelix30 transgenic Arabidopsis detection band. N:WT negative control,P:the pART-CAM-StTrihelix30-EGFP large intestine recombinant plasmid positive control
图7 低温胁迫下StTrihelix30转基因拟南芥表型 WT:野生型株系;OE:转基因株系。下同
Fig. 7 StTrihelix30 transgenic Arabidopsis thaliana phenotype under low temperature stress WT:Wild-type strain;OE:Transgenic strain. The same below
图8 低温胁迫下StTrihelix30在转基因拟南芥中的相对表达量 不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。下同
Fig. 8 Expression analysis of StTrihelix30 in transgenic Arabidopsis thaliana after low-temperature stress Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05). The same below
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