不结球白菜BcFBN6a参与叶绿素积累的功能分析

摘要

[目的]本文旨在克隆不结球白菜原纤维蛋白(FBN)BcFBN6a基因并探究其在叶绿素积累中的功能。[方法]以不结球白菜‘苏州青’cDNA为模板，同源克隆BcFBN6a的CDS序列，并与其他物种的同源蛋白序列进行保守结构域、系统进化和保守基序分析；构建BcFBN6a-pRI101载体并转化农杆菌，瞬时注射烟草叶片研究BcFBN6a的亚细胞定位；利用RT-qPCR技术，分析BcFBN6a在不同组织的表达模式；利用农杆菌介导的蘸花法和病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术分别获取过表达BcFBN6a转基因拟南芥和BcFBN6a沉默不结球白菜植株，研究BcFBN6a在叶绿素积累中的功能；利用GeneMANIA数据库预测BcFBN6a的互作蛋白，并通过酵母双杂交(Y2H)、双分子荧光互补(BiFC)和荧光素酶互补成像(LCI)试验进一步验证。[结果]BcFBN6a的ORF全长714 bp,含有典型的PAP保守结构域，与芜菁的亲缘关系最近，其编码蛋白定位于叶绿体。BcFBN6a基因在叶片中高表达。拟南芥中异源过表达BcFBN6a显著增加了叶片中叶绿素的积累，AtHEMA1(Glutamyl-tRNA reductase)、AtCHLH(Mg-chelatase H subunit)、AtGUN4(genome uncoupled 4)、AtPORB(protochlorophyllide oxidoreductase B)等叶绿素生物合成相关基因表达水平显著上调。VIGS诱导的BcFBN6a沉默植株中的叶绿素含量显著低于pTY空载对照，叶绿素合成相关基因表达下调。Y2H、BiFC和LCI试验联合分析表明，BcFBN6a能与BcGUN4相互作用。[结论]BcFBN6a能够正向调控不结球白菜叶片中叶绿素的积累，并筛选鉴定到一个互作蛋白BcGUN4。

关键词

不结球白菜 / 质体脂质相关蛋白 / BcFBN6a / 叶绿素 / BcGUN4

基金资助

国家重点研发计划项目(2023YFD2300700); 国家现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-23-A-16); 江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目(JBGS[2021]015)