梨自噬基因PbATG5的克隆及抗旱性功能鉴定

摘要

【目的】自噬在植物抵抗逆境胁迫过程中起重要作用。探究关键自噬基因PbATG5调控梨抗旱性的功能与作用机制，为利用基因工程对梨进行抗旱遗传改良提供理论依据。【方法】以杜梨（Pyrus betulifolia Bunge）为试验材料克隆得到梨自噬基因PbATG5，对其进行序列分析、亚细胞定位及启动子顺式作用元件分析，利用实时荧光定量PCR技术分析其在脱水处理下的表达模式。利用花序浸蘸法和病毒诱导的基因沉默技术分别获得异源过表达PbATG5的拟南芥植株和PbATG5瞬时沉默的杜梨植株，进行干旱表型分析，并从膜系统损伤、抗氧化能力、自噬活性等角度探究PbATG5对植株抗旱性的影响。【结果】PbATG5的开放阅读框全长1110 bp，编码370个氨基酸，具有保守的APG5结构域，定位于细胞膜和细胞核，启动子区存在众多与干旱响应相关的顺式作用元件，且可受脱水胁迫诱导表达。干旱胁迫下，异源过表达PbATG5的拟南芥植株相对含水量、叶绿素含量均显著高于野生型，活性氧含量、相对电导率及丙二醛含量则相对较低。在杜梨中瞬时沉默PbATG5明显降低了植株的抗旱性，干旱下沉默植株中叶片相对含水量、叶绿素含量显著低于对照植株，相对电导率与丙二醛含量则显著高于对照植株。此外，干旱胁迫下，PbATG5沉默杜梨植株抗氧化能力和自噬活性均显著低于对照植株。【结论】梨自噬基因PbATG5正调控植株的抗旱性，可作为梨抗旱分子育种的基因资源。

关键词

梨 / 自噬 / PbATG5 / 干旱 / 活性氧

基金资助

国家自然科学基金项目（32402535）; 河北省自然科学基金项目（C2024106013）; 石家庄学院博士科研启动基金项目（23BS029,23BS026）