不结球白菜BcGR2.1基因的功能验证及响应光氧化胁迫研究

陶瑜; 李燕; 柏艾梅; 虞章红; 侯喜林; 李英

南京农业大学学报 ›› 2023, Vol. 46 ›› Issue (05) : 841 -851.

陶瑜, 李燕, 柏艾梅, 虞章红, 侯喜林, 李英

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摘要

[目的]本文旨在研究不结球白菜BcGR2.1基因在光氧化胁迫下的表达模式，并探索过表达或沉默该基因对植物抗光氧化胁迫的影响，以明确基因的功能。[方法]从不结球白菜中克隆了BcGR2.1基因CDS序列，对其编码的氨基酸序列进行进化树和保守区域分析；采用RT-qPCR技术，对BcGR2.1基因在光氧化胁迫处理下的表达水平进行分析；利用农杆菌介导的蘸花法和病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术分别获得BcGR2.1过表达拟南芥和BcGR2.1沉默不结球白菜植株，并验证过表达或沉默BcGR2.1基因对植物抗光氧化胁迫能力的影响。[结果]不结球白菜BcGR2.1基因ORF全长1 626 bp,与芜菁GR2蛋白进化关系最近。在甲基紫精(MV)处理诱导的光氧化胁迫下，该基因一定时间内表达量上调，随后下调。过表达转基因拟南芥中抗坏血酸(AsA)含量上升，而沉默植株中AsA含量下降。光氧化胁迫条件下，过表达转基因拟南芥中的H_2O_2含量显著低于野生型，而BcGR2.1沉默植株中H_2O_2含量显著高于PTY空载植株；此外，过表达BcGR2.1拟南芥中相关叶绿素荧光动力学参数F_v/F_m、Y(Ⅱ)、ETR以及qP均显著高于野生型。[结论]在拟南芥和不结球白菜中BcGR2.1正调控AsA含量，抑制光氧化胁迫处理下植株体内H_2O_2的爆发，一定程度上维护了植株叶绿素荧光参数的正常状态，提高了植物对光氧化胁迫的耐受性。