苹果紫色酸性磷酸酶相关基因MdPAP10的克隆及功能鉴定

摘要：

[目的]克隆苹果紫色酸性磷酸酶相关基因MdPAP10,研究其组织表达模式和低磷响应,并进一步研究MdPAP10在低磷条件下的功能,为深入研究MdPAP10在果树中参与紫色酸性磷酸酶分泌和影响磷吸收的分子机理奠定基础.[方法]本研究以‘嘎啦’苹果(Malus× domestica ‘Royal Gala’)为试材,利用同源序列比对和PCR技术,克隆苹果紫色酸性磷酸酶相关基因MdPAP10.通过NCBI分析MdPAP10的蛋白质结构并获得白梨、桃和草莓等10个物种的PAP10氨基酸序列,利用MEGA5.0构建系统进化树.利用qRT-PCR检测MdPAP10在苹果不同组织的表达情况和对低磷胁迫的响应特性.将MdPAP10连接到植物过表达载体pBI121,转化LBA4404农杆菌,用于侵染苹果愈伤组织.通过在抗性培养基上筛选和PCR鉴定,获得MdPAP10转基因愈伤组织.在低磷培养基上培养MdPAP10转基因愈伤组织检测其酸性磷酸酶积累情况以及对低磷胁迫的耐受性和磷含量.最后利用qRT-PCR检测MdPAP10转基因愈伤组织中磷相关基因的表达量.[结果]克隆获得苹果紫色酸性磷酸酶基因MdPAP10(基因序列号:MDP0000272096),开放阅读框为1 332 bp,编码含有443个氨基酸的蛋白.蛋白质结构分析显示,MdPAP1 0包含一个信号肽和一个磷酸酶结构域.基因结构分析显示,MdPAP10含有5个外显子和4个内含子.进化树分析显示,苹果MdPAP 10与白梨PbPAP 10同源性最高,亲缘关系最近.表达分析显示,MdPAP10在根、茎、叶、花、果中均有表达,并且在根中的表达量最高.MdPAP10对低磷条件有明显响应,在根中表达量逐渐升高,在6h达到最大后逐渐下降;在叶中的表达量始终低于对照组.MdPAP10转基因愈伤组织在低磷条件下能够明显促进酸性磷酸酶的分泌.在低磷条件下培养转基因愈伤组织20d发现过表达MdPAP10提高了愈伤组织对低磷胁迫的耐受性,并且提高了对磷的吸收.qRT-PCR结果显示,过表达MdPAP10能够明显促进苹果磷相关基因的表达.[结论]MdPAP10能够对低磷胁迫有明显响应,在低磷条件下能够促进磷吸收和酸性磷酸酶的分泌.MdPAP10在响应低磷胁迫过程中发挥着重要的正调控作用.

关键词：苹果、紫色酸性磷酸酶、MdPAP10、表达分析、功能鉴定

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资助基金：国家自然科学基金31601742;国家苹果产业体系CARS-28;山东省产业体系SDAIT-06-03

在线出版日期：2018-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1182-1191