小麦条锈菌诱导的TaRRP4基因的克隆与表达

【目的】克隆小麦条锈菌诱导的小麦TaRRP4基因，研究其在小麦与小麦条锈菌互作、非生物胁迫、外源激素处理下的表达特征，为小麦与小麦条锈菌互作中该基因功能的验证及小麦抗病育种提供参考。【方法】以小麦品种水源11、小麦条锈菌生理小种条中23号（CYR23）和条中31号（CYR31）为材料，采用RT-PCR法，从小麦条锈菌侵染的水源11小麦cDNA中克隆得到1个外切体亚基TaRRP4基因，利用生物信息学对其序列进行分析。采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析不同处理下TaRRP4基因在各个时间点的相对表达量，其中小麦条锈菌处理体系包含非亲和体系（CYR23与水源11）和亲和体系（CYR31与水源11），非生物胁迫处理包含高盐、干旱、低温和机械损伤处理，外源植物激素处理包含脱落酸、茉莉酸甲酯、乙烯利和水杨酸处理，另外分析该基因在小麦不同组织（根、茎和叶）中的表达情况。【结果】克隆获得小麦TaRRP4基因序列，其开放阅读框为951 bp，编码316个氨基酸；同源氨基酸序列比对结果表明，TaRRP4与拟南芥AtRRP4p氨基酸相似度达62.96%，且均属于外切体亚基RRP4家族，包含类核糖体蛋白S1和KH 2个RNA结合结构域。qRT-PCR结果表明，与小麦条锈菌诱导0 h相比，小麦条锈菌CYR31诱导后，TaRRP4在诱导24，48和72 h极显著上调表达；而受小麦条锈菌CYR23诱导后，TaRRP4仅在诱导48 h显著上调，且上调倍数较小。与各个非生物胁迫小麦处理0 h相比，高盐胁迫下，TaRRP4在处理12和48 h分别极显著和显著上调；干旱胁迫下，TaRRP4在处理2和6 h均极显著上调表达；低温胁迫下，TaRRP4从处理2 h开始极显著或显著上调，直至48 h表达量降低；而机械损伤处理对TaRRP4的表达量没有显著影响。与各个外源植物激素处理小麦0 h相比，脱落酸可在处理12和24 h诱导TaRRP4下调表达，茉莉酸甲酯对TaRRP4的表达量没有显著影响，而乙烯利和水杨酸均可在处理2，6和12 h诱导TaRRP4上调表达。同时，TaRRP4基因在小麦根、茎、叶中均有表达，且在叶片中的表达量最高，显著高于其在小麦根、茎中的表达量。【结论】克隆得到小麦条锈菌诱导的小麦外切体RNA结合蛋白TaRRP4基因，该基因可能通过脱落酸、乙烯利和水杨酸信号交流，在小麦条锈病的防御反应中发挥负调节作用，同时在小麦对非生物胁迫的抗逆应答过程中发挥重要作用。