叶锈菌及信号分子诱导小麦TcLr35中β-1,3-葡聚糖酶基因的表达分析

【目的】β-1, 3-葡聚糖酶是一种病程相关（pathogenesis-related，PR）蛋白，了解小麦TcLr35中β-1, 3-葡聚糖酶基因在叶锈菌（Puccinia triticina）与TcLr35小麦互作体系中的表达模式，明确其与TcLr35小麦抗叶锈病相关性，进而探讨PR蛋白介导的小麦成株抗叶锈病的分子机理。【方法】在前期研究基础上，利用生物信息学方法分析已克隆β-1, 3-葡聚糖酶类病程相关蛋白基因TaLr35PR2结构特征，利用半定量RT-PCR方法结合genetools和SPSS软件检测叶锈菌及信号分子诱导后不同时间点该基因表达量，并明确其在小麦根、茎和叶各生长器官及小麦不同生长时期的基因表达模式。【结果】小麦TaLr35PR2含有信号肽，编码定位于液泡的碱性蛋白，蛋白序列与其他物种PR2类蛋白序列具有较高同源性，与普通小麦病程相关蛋白2亲缘关系最近，与水稻病程相关蛋白亲缘关系最远。小麦成株期接种叶锈菌后不同时间点，TaLr35PR2在亲和反应（Thatcher）中表达量变化不大，趋于平缓；而在非亲和反应（TcLr35）中的表达有显著差异，总体上，该基因在非亲和组合中表达量明显高于亲和组合中表达量。检测TaLr35PR2在成株小麦TcLr35各器官中基因表达，该基因在叶片中表达量随接菌时间点延长明显增加，并在接菌后48 h达到表达高峰；而在根中接菌后各时间点均未检测到基因表达；在茎中接菌后48 h开始有少量表达，但表达量变化不大，趋于平缓，总体表达丰度为叶＞茎＞根。在小麦生长发育的不同时期，除1叶期外，该基因在TcLr35和Thatcher中均有表达，Mock（未接菌处理）反应中，TaLr35PR2在小麦不同生长期的表达呈上升趋势；接种叶锈菌后，TaLr35PR2在亲和反应和非亲和反应小麦各生长时期的表达量均高于Mock反应，且在成株期表达稳定。信号分子水杨酸（salicylic acid，SA）、脱落酸（abscisic acid，ABA）均能诱导该基因的表达，信号分子预处理后接种叶锈菌，基因表达量显著上调。【结论】TaLr35PR2的表达受叶锈菌诱导，TaLr35PR2可能参与SA、ABA介导的信号通路，并参与小麦TcLr35成株抗叶锈病防御反应。

Expression and Analysis of β-1, 3-Glucanase Gene in Wheat TcLr35 Induced by Wheat Leaf Rust Pathogen and Signal Molecule