园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (9): 2329-2342.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0960
朱存兰1,2, 范军亮1,2, 王凯彤1,3, 韦孟1,2, 杨亮1,3, 刘昊天1,3, 司怀军1,2, 张宁1,2,*()
收稿日期:
2025-04-18
修回日期:
2025-07-21
出版日期:
2025-09-25
发布日期:
2025-09-24
通讯作者:
基金资助:
ZHU Cunlan1,2, FAN Junliang1,2, WANG Kaitong1,3, WEI Meng1,2, YANG Liang1,3, LIU Haotian1,3, SI Huaijun1,2, ZHANG Ning1,2,*()
Received:
2025-04-18
Revised:
2025-07-21
Published:
2025-09-25
Online:
2025-09-24
摘要:
RING DOMAIN LIGASE(RGLG)属于RING型泛素连接酶E3,参与植物生长发育、信号转导与非生物胁迫等进程。为进一步研究StRGLG1基因在马铃薯逆境响应中的功能和调控机制,采用qRT-PCR技术检测马铃薯StRGLG1基因在干旱胁迫下的表达水平;通过遗传转化获得马铃薯StRGLG1过表达植株和干扰表达植株,测定了转基因植株在干旱胁迫前后超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)含量。通过酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)鉴定并验证了StRGLG1相互作用蛋白。结果表明,干旱胁迫下StRGLG1的过表达植株SOD、POD和CAT等酶活性平均分别上升31.78%、46.87%、51.76%,MDA含量下降23.12%,干扰表达植株与之相反,SOD、POD和CAT平均分别下降15.83%、18.28%、13.78%,MDA含量上升13.30%。证明StRGLG1基因在马铃薯耐旱性调控中发挥了作用。Y2H和BiFC结果发现StRGLG1和StERF53蛋白相互作用。这些结果表明,StRGLG1基因的表达对马铃薯的抗逆性具有一定的作用,研究结果可为StRGLG1调控马铃薯干旱胁迫响应的分子机制提供参考。
朱存兰, 范军亮, 王凯彤, 韦孟, 杨亮, 刘昊天, 司怀军, 张宁. 马铃薯StRGLG1调控干旱胁迫响应的功能研究[J]. 园艺学报, 2025, 52(9): 2329-2342.
ZHU Cunlan, FAN Junliang, WANG Kaitong, WEI Meng, YANG Liang, LIU Haotian, SI Huaijun, ZHANG Ning. Function Analysis ofStRGLG1in Regulating Potato to Drought Stress Response[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(9): 2329-2342.
基因名称/ID Gene name/ID | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | 用途 Application | |
---|---|---|---|
pCAMBIA1300‐3 5S‐StRGLG1 | F | AGAACACGGGGGACGAGCTCATGGGGAATCAAGAGTCTGC | 载体构建 Construction of vector |
R | TGCTCACCATGTCGACCTAGCTATATAGTCTTATGCGAGTT | ||
pEGFP-amiR-StRGLG1 | I miR-s | gaTATGGAATTTACAGTAGCCTAtctctcttttgtattcc | |
II miR-a | gaTAGGCTACTGTAAATTCCATAtcaaagagaatcaatga | ||
III miR*s | gaTAAGCTACTGTAATTTCCATTtcacaggtcgtgatatg | ||
IV miR*a | gaAATGGAAATTACAGTAGCTTAtctacatatatattcct | ||
A | CTGCAAGGCGATTAAGTTGGGTAAC | ||
B | CTGTTTCCTGTGTGAAATTGTTATCCGC | ||
pGBKT7‐StRGLG1 | F | AGGAGGACCTGCATATGATGGGGAATCAAGAGTCTGC | |
R | GCCGCTGCAGGTCGACCTAGCTATATAGTCTTATGCGAGTT | ||
pGADT7‐StERF53 | F | GGAGGCCAGTGAATTATGGCAGCTATGGATTTTTGGAA | |
R | TTCATCTGCAGCTCGTTATAGGGAGGCCCAATCAATTTCA | ||
pSPYNE-StRGLG1 | F | CACGGGGGACTCTAGATGGGGAATCAAGAGTCTGC | |
R | TCCATCCCGGGAGCGGCTATATAGTCTTATGCGAGTTTT | ||
pSPYCE-StERF53 | F | CACGGGGGACTCTAGATGGCAGCTATGGATTTTTGGAA | |
R | TACATCCCGGGAGCGTAGGGAGGCCCAATCAATTTCATGA | ||
StRGLG1 | F | ACCACACACGATCAGCATGT | qRT-PCR |
R | GTTGTGTGGCTCGGTACTGA | ||
StERF53 | F | CAGACTGCGCATCATGCTTC | |
R | TGTCCCAAGTTGGCTCTTCC | ||
Ef1α | F | GATGGTCAGACCCGTGAACA | 内参基因 Reference gene |
R | CCTTGGAGTACTTCGGGGTG | ||
HYG | F | GCTTCTGCGGGCGATTTGTGT | 转基因植株鉴定 Transgenic plant identification |
R | GGTCGCGGAGGCTATGGATGC |
表1 本研究中所用引物
Table 1 Primers used in this study
基因名称/ID Gene name/ID | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | 用途 Application | |
---|---|---|---|
pCAMBIA1300‐3 5S‐StRGLG1 | F | AGAACACGGGGGACGAGCTCATGGGGAATCAAGAGTCTGC | 载体构建 Construction of vector |
R | TGCTCACCATGTCGACCTAGCTATATAGTCTTATGCGAGTT | ||
pEGFP-amiR-StRGLG1 | I miR-s | gaTATGGAATTTACAGTAGCCTAtctctcttttgtattcc | |
II miR-a | gaTAGGCTACTGTAAATTCCATAtcaaagagaatcaatga | ||
III miR*s | gaTAAGCTACTGTAATTTCCATTtcacaggtcgtgatatg | ||
IV miR*a | gaAATGGAAATTACAGTAGCTTAtctacatatatattcct | ||
A | CTGCAAGGCGATTAAGTTGGGTAAC | ||
B | CTGTTTCCTGTGTGAAATTGTTATCCGC | ||
pGBKT7‐StRGLG1 | F | AGGAGGACCTGCATATGATGGGGAATCAAGAGTCTGC | |
R | GCCGCTGCAGGTCGACCTAGCTATATAGTCTTATGCGAGTT | ||
pGADT7‐StERF53 | F | GGAGGCCAGTGAATTATGGCAGCTATGGATTTTTGGAA | |
R | TTCATCTGCAGCTCGTTATAGGGAGGCCCAATCAATTTCA | ||
pSPYNE-StRGLG1 | F | CACGGGGGACTCTAGATGGGGAATCAAGAGTCTGC | |
R | TCCATCCCGGGAGCGGCTATATAGTCTTATGCGAGTTTT | ||
pSPYCE-StERF53 | F | CACGGGGGACTCTAGATGGCAGCTATGGATTTTTGGAA | |
R | TACATCCCGGGAGCGTAGGGAGGCCCAATCAATTTCATGA | ||
StRGLG1 | F | ACCACACACGATCAGCATGT | qRT-PCR |
R | GTTGTGTGGCTCGGTACTGA | ||
StERF53 | F | CAGACTGCGCATCATGCTTC | |
R | TGTCCCAAGTTGGCTCTTCC | ||
Ef1α | F | GATGGTCAGACCCGTGAACA | 内参基因 Reference gene |
R | CCTTGGAGTACTTCGGGGTG | ||
HYG | F | GCTTCTGCGGGCGATTTGTGT | 转基因植株鉴定 Transgenic plant identification |
R | GGTCGCGGAGGCTATGGATGC |
图1 StRGLG1在马铃薯不同组织中的相对表达水平(A)和干旱胁迫下StRGLG1基因的相对表达量(B) WS1:水分胁迫组1(75% ~ 85%);WS2:水分胁迫组2(55% ~ 65%);WS3:水分胁迫组3(35% ~ 45%);WS4:水分胁迫组4(15% ~ 25%)。不同小写字母表示差异显著(n= 3;P< 0.05),下同
Fig. 1 The relative expression level of StRGLG1 in different potato tissues(A)and the relative expression level of StRGLG1 gene under drought stress(B) WS1:Water stress group 1(75%-85%);WS2:Water stress group 2(55%-65%);WS3:Water stress group 3(35%-45%);WS4:Water stress group 4(15%-25%). Different lowercase letters indicated significant differences (n=3;P< 0.05). The same below
图2 转基因植物的获取与鉴定 A、B:愈伤组织;C、D:分化芽;E、F:转基因植株生根和筛选;G、H:转基因植株的PCR检测;I、J:StRGLG1在转基因植株和非转基因植株(NT)中的相对表达量。M:DL 2000分子标记;1:阳性对照质粒;2:非转基因植物的阴性对照;3 ~ 5:转基因株系。A、C、E、G、I:携带重组质粒pCAMBIA1300-35S-StRGLG1的植物转化过程;B、D、F、H、J:携带重组质粒pEGFP-amiR-StRGLG1的植物转化过程
Fig. 2 Acquisition and identification of transgenic plants A,B:Calli;C,D:Differentiated buds;E,F:Rooting and screening of transgenic plants;G,H:PCR detection of transgenic plants;I,J:Relative expression levels ofStRGLG1in transgenic plants and non-transgenic plants(NT). M:DL 2000 molecular marker;1:Positive control plasmid;2:Negative control of non-transgenic plants;3-5:Transgenic lines. A,C,E,G,I:Plant transformation process carrying recombinant plasmid pCAMBIA1300-35S-StRGLG1;B,D,F,H,J:Plant transformation process carrying recombinant plasmid pEGFP-amiR-StRGLG1
图3 转基因马铃薯在干旱胁迫21 d的表型(A)和生理生化指标的测定(B) *和**分别代表不同株系与非转基因植株之间的显著性差异水平和极显著性差异水平
Fig. 3 Phenotype(A)and determination of physiological and biochemical indexes(B)of transgenic potato at 21 days under drought stress * and ** respectively represent the significant difference levels and extremely significant difference levels between different strains and non-transgenic plants *P< 0.05;**P< 0.01,n= 3
图4 诱饵载体pGBKT7-StRGLG1的毒性检测(A)和诱饵载体pGBKT7-StRGLG1的自激活检测(B) 1,2:阳性对照 pGADT7-RecT + pGBKT7-53;3,4:阴性对照 pGADT7-RecT + pGBKT7-Lam;5,6:试验组pGADT7 + pGBKT7-StRGLG1
Fig. 4 Toxicity detection of bait vector pGBKT7-StRGLG1(A)and self-activation detection of decoy vector pGBKT7-StRGLG1(B) 1,2:Positive control pGADT7-RecT + pGBKT7-53;3,4:Negative control pGADT7-RecT + pGBKT7-Lam;5,6:Experimental group pGADT7 + pGBKT7-StRGLG1
图5 酵母双杂交实验及BiFC验证 A:StRGLG1与StERF53的一对一验证;B:BiFC分析检测本氏烟草中StRGLG1与StERF53的互作
Fig. 5 Yeast two-hybrid experiment and BiFC verification A:StRGLG1 and StERF53 one-on-one validation;B:The interaction between StRGLG1 and StERF53 in tobacco was detected by BiFC analysis
图6 qRT-PCR检测干旱胁迫下非转基因植株和转基因StRGLG1植株叶片中StERF53基因的相对表达量
Fig. 6 The relative expression of StERF53 gene in leaves of non-transgenic plants and transgenic StRGLG1 plants under drought stress was detected by qRT-PCR n= 3;*P< 0.05;**P< 0.01
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