《TaJRL2基因在小麥抗赤霉病反應中的功能研究》是賈海燕為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：TaJRL2基因在小麥抗赤霉病反應中的功能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賈海燕
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
赤霉病是小麥的一種主要病害，對其產量和品質均有影響。雖然已經定位多個抗赤霉病QTL,但未克隆到抗赤霉病基因。當前用於抗赤霉病轉基因研究的多是一些防衛基因和抗菌肽,這些基因的轉基因植株在大田條件下抗性並不理想。因此，克隆新的抗赤霉病關鍵基因，闡釋抗赤霉病機制就顯得尤為重要。Jacalin 相關凝集素因回響生物/非生物脅迫以及SA 和JA 等防衛信號分子刺激的特性受到研究者的廣泛關注。TaJRL2是我們從抗赤霉病種質望水白中克隆的一個凝集素類基因，該基因主要在穗部的穎殼和外稃中表達。在抗病種質中受赤黴菌誘導上調錶達，在感病材料中沒有因赤黴菌誘導而上調。VIGS 技術沉默抗病種質中TaJRL2 後，其抗赤霉病能明顯下降。轉TaJRL2 超量表達載體的小麥對赤黴菌抗性得到提高。本項目擬從遺傳、分子和表型水平進一步明確TaJRL2 參與赤霉病抗性反應的功能，豐富赤霉病抗性改良的理論基礎和技術途徑。
結題摘要
JRL凝集素是一個大的蛋白家族，在植物防衛途徑中發揮著重要作用。JRL是植物凝集素中的一個家族，該類蛋白至少具有一個jacalin結構域。我們從抗赤霉病小麥種質望水白中獲得了一個受赤黴菌強烈誘導的JRL類似蛋白編碼基因TaJRL2.1，該基因含有一個Jacalin結構域，且與其它JRL類似蛋白基因的同源性都比較低。亞細胞定位結果表明該基因在在整個細胞中均有表達，遺傳定位於染色體1A上。為了了解TaJRL2.1蛋白是否具有凝集素蛋白的一般特性，在原核細胞中表達獲得了His-TaJRL2.1融合蛋白，實驗表明該蛋白同其他凝集素一樣，具備凝血活性。但在凝血抑制實驗中，六種糖都沒能抑制His-TaJRL2.1的凝血性，說明它們都不能與His-TaJRL2.1產生特異性結合。將TaJRL2超量表達載體轉化到感病材料PH691及中抗品種揚麥158中，連續兩個世代對轉基因植株赤霉病抗性的鑑定結果表明，過量表達TaJRL2能夠提高轉基因植株對赤霉病的抗性。然而，在用His-TaJRL2.1蛋白進行的抗真菌實驗中發現，TaJRL2.1蛋白並沒有明顯的抑菌作用。為了深入了解TaJRL2.1作用的機制，對與TaJRL2.1互作的蛋白進行了篩選，對轉基因植株的基因表達譜變化也進行了分析。在酵母雙雜交實驗中，TaJRL2.1沒有表現出自身互作。利用pGBKT7-TaJRL2.1篩選赤黴菌侵染後望水白穗部組織的cDNA文庫，獲得了43個可能與TaJRL2.1互作的蛋白。這些蛋白包括無機焦磷酸酶、MATH domain-containing蛋白、蛋白磷酸酶PP2C、泛素蛋白、核酮糖二磷酸羧化酶活化酶及乙醇酸氧化酶、花粉特異蛋白、膜聯蛋白和質脂蛋白，以及一些與抗性相關受植物脅迫上調的轉錄因子。在利用Affymetrix小麥基因晶片對TaJRL2.1過量表達轉基因植株的表達譜分析中，共篩選出246個具有兩倍以上差異表達基因，其中203個上調錶達，43個下調錶達。在這些差異表達基因中，29.3%與抗病及脅迫耐性相關，8.1%與信號傳導相關，12.6%與轉錄調控相關，9.3%與代謝及脫毒相關。通過KEGG分析發現，有7個木質素合成途徑的基因因TaJRL2.1的過量表達而激活。
