中山杉407ThP5CS和Thδ-OAT的克隆及干旱胁迫下的表达分析

目的]探究中山杉407(Taxodium mucronatum♀×T.distichum♂)(T.hybrid‘Zhongshanshan 407’)的Th P5CS和Thδ-OAT基因与植物耐旱性的关系,为落羽杉属植物抗性育种提供新的基因资源。方法]利用RACE技术从中山杉407中分别克隆Th P5CS和Thδ-OAT基因c DNA全长,通过生物信息学手段分析预测其编码蛋白的结构和功能。基于干旱-复水试验,采用半定量和实时荧光定量技术研究中山杉407 Th P5CS和Thδ-OAT的表达特性。结果]从中山杉407中克隆了编码P5CS和δ-OAT蛋白的基因,分别命名为Th P5CS和Thδ-OAT,其中,Thδ-OAT包含1个长度为1 494 bp的ORF,编码497个氨基酸,与樟子松(Pinus sylvestris L.)δ-OAT蛋白的序列相似性高达92%;Th P5CS包含1个长度为1 545 bp的ORF,编码514个氨基酸,与花烛属植物(Anthurium amnicola)P5CS蛋白的序列相似性为87%。半定量与定量PCR结果一致,在自然干旱和复水环境下,Th P5CS在中山杉407及其父本落羽杉(T.distichum)、母本墨杉(T.mucronatum)中均表现为先上调再下调的趋势,而Thδ-OAT在中山杉407及其父母本中相对表达量则存在差异。结论]干旱胁迫下,Thδ-OAT和Th P5CS基因的正反方向调节是中山杉407及其亲本在干旱胁迫与恢复状态下控制脯氨酸水平的关键机制,其中,Th P5CS在中山杉407及其亲本脯氨酸的合成过程中起重要作用。