小麦wzy2-1基因的克隆及功能分析

脱水素是一类植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein, LEA蛋白),属于LEA D-11家族,植物受非生物胁迫会大量表达。利用同源克隆技术,从郑引1号小麦中克隆了1个Kn型脱水素基因,命名为wzy2-1。该基因全长1740bp,编码579个氨基酸,含有9个保守的K片段,与大麦的Dhn5基因具有较高同源性。生物信息学预测该蛋白属于高度亲水性的无序蛋白。通过该蛋白对大肠杆菌的保护作用研究表明,WZY2-1蛋白能够提高大肠杆菌对低温、高温、高盐以及高渗胁迫的耐受性。荧光实时定量PCR分析表明,wzy2-1基因受低温、盐渍、干旱诱导表达,但不受外源ABA诱导,说明wzy2-1基因属于非ABA依赖型脱水素基因。     

异源表达WZY2-1基因提高拟南芥植株抗旱性

脱水素是受细胞失水相关环境诱导表达的一类蛋白家族。所有的脱水素都含有保守的K片段,这段保守序列可以形成两亲性的α-螺旋,这种结构在脱水素发挥功能中起主要作用。小麦WZY2-1基因含有9个K片段,属于K9型的脱水素,能够被低温、干旱和盐胁迫诱导表达。在本实验中,纯化了WZY2-1蛋白,通过体外LDH酶保护实验发现,WZY2-1蛋白具有保护LDH酶活性的功能。通过亚细胞定位分析发现,WZY2-1蛋白主要定位于细胞核和细胞膜。为了进一步说明WZY2-1基因的功能,获得了转WZY2-1基因的拟南芥植株,通过干旱胁迫条件下转基因植株的生理指标和表型分析,发现转WZY2-1基因的拟南芥植株具有较强的抗旱能力。因此,推测小麦WZY2-1基因在植物干旱胁迫条件下具有重要功能。