橡胶树叶片衰老相关基因HbLEA3 的克隆与表达分析
2021-07-08郭运玲
邹 智 郭运玲 孔 华
(中国热带农业科学院热带生物技术研究所/海南省南繁生物安全与分子育种重点实验室,海南 海口 571101)
胚胎发育晚期丰富(LEA)蛋白是一类高度亲水的小分子蛋白,因其最早发现于棉花胚胎发育后期的子叶而得名,他们广泛参与生物体的渗透调节和胁迫应答[1]。在植物中,该类蛋白成员众多,其根据特有的Pfam 结构域可分为8 大家族,即LEA_1、LEA_2、LEA_3、LEA_4、LEA_5、LEA_6、DHN(dehydrin)和SMP(seed maturation protein)[2-3]。与其他家族相比,有关LEA_3 的研究相对较少。该家族早期命名为LEA5 或D−73,在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中报道的51 个LEA 中,有4 个可归为该家族,即AtDI21(AT4G15910)、AtSAG21/AtLEA5(AT4G-02380)、AtLEA3(AT1G02820)和AT3G53770[2]。亚细胞定位分析表明,除AtLEA3 胞质定位外,其他3 个蛋白都定位在线粒体;组织特异性蛋白组学分析显示,AtDI21 和AtLEA3 主要分布于花中,而AtLEA5 分布于花和根中[4]。这些基因在正常生长条件下的表达丰度都比较低,但逆境胁迫可诱导AtDI21和AtLEA5的表达,其中,AtLEA5还与叶片衰老相关[5-7]。深入研究发现,过表达AtLEA5可提高酵母对氧化胁迫的耐受能力,而在拟南芥中的过表达则可促进开花和植株衰老,初生根的长度和地上部分的生物量也随之减少[8-9]。虽然如此,与拟南芥相比,其他植物中有关LEA_3家族基因的研究还鲜见报道,尤如橡胶树(Hevea brasiliensis)等非模式木本植物。
橡胶树隶属于大戟科,最早起源于南美的亚马逊河流域,由其生产的天然橡胶是一种重要的工业原料和战略物资[10-12]。与原产地相比,我国植胶区地处热带北缘,除病虫害外,寒害、旱害和风害等严重影响我国橡胶树的分布、生长以及橡胶产量[13-15]。因此,开展橡胶树逆境生物学研究、挖掘抗逆相关基因具有重要的理论意义和应用价值。……
