中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (23): 4632-4643.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.23.005
• 专题:作物抗病虫相关基因的挖掘与利用 • 上一篇 下一篇
冯雯蜜(), 周芳雪, 于哲, 牟可欣, 井妍(
), 李海燕(
)
收稿日期:
2024-03-05
接受日期:
2024-04-18
出版日期:
2024-12-01
发布日期:
2024-12-07
通信作者:
联系方式:
冯雯蜜,E-mail:1589072666@qq.com。
基金资助:
FENG WenMi(), ZHOU FangXue, YU Zhe, MOU KeXin, JING Yan(
), LI HaiYan(
)
Received:
2024-03-05
Accepted:
2024-04-18
Published:
2024-12-01
Online:
2024-12-07
摘要:
【目的】 大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)引起的大豆花叶病毒病严重制约着大豆的产量和品质,通过序列变异分析、病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)等技术验证了大豆RING-H2型锌指蛋白基因GmRHF1的抗病功能,利用酵母双杂交试验和荧光素酶互补试验筛选并验证其互作蛋白,为深入探究GmRHF1的抗SMV作用机制奠定基础。【方法】 首先,从大豆品种徐豆14(高抗SMV)和石山黑豆(高感SMV)中分别克隆GmRHF1,并在代表性抗、感种质资源中分析序列变异的一致性,挖掘基因抗病优异变异。其次,利用荧光定量PCR分析基因在不同组织的表达量差异及SMV处理下基因的表达量变化趋势;同时,采用病毒诱导的基因瞬时沉默技术验证GmRHF1的抗SMV功能。通过酵母cDNA文库筛选、酵母对点验证和荧光素酶互补试验筛选并验证GmRHF1的互作蛋白。最后,利用病毒诱导的基因瞬时沉默技术验证GmClpP6的抗SMV功能,明确GmRHF1与GmClpP6互作对大豆抗SMV的生物学意义。【结果】 GmRHF1具有E3泛素蛋白连接酶家族RING-H2型保守结构域,属于典型的RING-H2 finger家族成员。序列变异分析发现GmRHF1具有一个自然存在的非同义突变,可能与SMV抗感性相关。荧光定量PCR显示,病毒诱导后,GmRHF1在抗病材料中的表达量水平显著高于感病大豆。病毒诱导的基因沉默试验显示,有效沉默GmRHF1大豆的叶片降低了大豆对SMV的抗病性,说明GmRHF1具有抗SMV功能。通过酵母cDNA文库,筛选到30个GmRHF1的潜在互作蛋白,利用酵母对点验证和荧光素酶互补试验,证实GmRHF1与GmClpP6间的互作关系。同时,病毒诱导的基因瞬时沉默试验表明,在有效沉默GmClpP6的植株叶片中,大豆对SMV的抗病性减弱。【结论】 大豆GmRHF1在编码区序列中存在的非同义突变可能与SMV抗感性相关;GmRHF1可与GmClpP6发生相互作用。GmRHF1在SMV抗性反应中具有重要作用。
冯雯蜜, 周芳雪, 于哲, 牟可欣, 井妍, 李海燕. 大豆抗花叶病毒病基因GmRHF1的克隆及功能分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(23): 4632-4643.
FENG WenMi, ZHOU FangXue, YU Zhe, MOU KeXin, JING Yan, LI HaiYan. Cloning and Functional Analysis of GmRHF1 Gene Against Soybean Mosaic Virus[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(23): 4632-4643.
表1
GmRHF1蛋白的理化性质"
大豆品种 Soybean varieties | Williams 82 | 徐豆14 Xudou 14 | 石山黑豆 Shishanheidou |
---|---|---|---|
CDS区序列全长 CDS region region sequence (bp) | 1044 | 1035 | 1038 |
氨基酸数量 Number of amino acids | 347 | 344 | 345 |
编码蛋白的相对分子质量 Molecular weight (kDa) | 38.46 | 38.15 | 38.25 |
理论等电点 Theoretical pI | 6.27 | 6.34 | 6.17 |
氨基酸组成 Amino acid composition | 20 | 20 | 20 |
含量最高氨基酸 Maximum content amino acids | 丝氨酸 Ser, S | 丝氨酸 Ser, S | 丝氨酸 Ser, S |
含量最高氨基酸个数 Maximum content amino acids number | 38 | 40 | 38 |
含量最高氨基酸占比 Maximum content amino acids proportion (%) | 11.00 | 11.60 | 11.00 |
表2
GmRHF1的候选互作蛋白信息"
编号 Number | 基因号 Gene identifier | 克隆数量 No. of clones | 基因描述 Gene description |
---|---|---|---|
1 | Glyma.11G117100 | 2 | 固醇调节元件结合蛋白Sterol regulatory element-binding protein |
2 | Glyma.18G036400 | 3 | 26S蛋白酶体调节复合体,ATP酶RPT4 26S Proteasome regulatory complex, ATPase RPT4 |
3 | Glyma.11G119300 | 6 | 酪蛋白酶蛋白水解亚基6 Clp protease proteolytic subunit 6 |
4 | Glyma.03G116600 | 3 | DNA同源物亚家族C成员DNAJ Homolog subfamily C member |
5 | Glyma.04G017500 | 4 | 过氧化氢酶Catalase |
6 | Glyma.05G048000 | 1 | F型H+转运三磷酸腺苷酶亚基DeltaF-type H+-transporting ATPase subunit delta |
7 | Glyma.07G115900 | 1 | 核苷二磷酸激酶/核苷二磷酸激酶Nucleoside-diphosphate kinase/Nucleoside diphosphokinase |
8 | Glyma.08G235000 | 2 | G蛋白偶联受体G-protein coupled receptor |
9 | Glyma.10G222100 | 1 | 叶绿素a/b结合蛋白结构域 Chlorophyll a/b binding protein domain |
10 | Glyma.12G037400 | 3 | 果糖二磷酸醛缩酶1,叶绿体相关Fructose-bisphosphate aldolase 1, chloroplastic-related |
11 | Glyma.19G046600 | 1 | 核酮糖二磷酸羧化酶小链1A,叶绿体相关 Ribulose bisphosphate carboxylase small chain 1A, chloroplastic-related |
12 | Glyma.04G003700 | 2 | 重金属相关异戊二烯化植物蛋白26 Heavy Metal-associated isoprenylated plant protein 26 |
13 | Glyma.08G158600 | 1 | 主要促进因子超家族蛋白Major facilitator superfamily protein |
14 | Glyma.05G007100 | 1 | 碳酸酐酶2,叶绿体相关Carbonic anhydrase 2, chloroplastic-related |
15 | Glyma.09G148100 | 1 | L-艾杜糖醇-2-脱氢酶/山梨醇脱氢酶L-iditol 2-dehydrogenase/Sorbitol dehydrogenase |
16 | Glyma.06G157500 | 1 | 真核天冬氨酸蛋白酶家族蛋白Eukaryotic aspartyl protease family protein |
17 | Glyma.08G152500 | 2 | 碱性螺旋-环-螺旋DNA结合超家族蛋白Basic helix-loop-helix DNA-binding superfamily protein |
18 | Glyma.15G107900 | 2 | ATP合成酶-γ链,叶绿体相关 ATP Synthase gamma chain 1, chloroplastic-related |
19 | Glyma.19G215800 | 1 | 包含蛋白的干旱响应ATP结合基序Drought responsive ATP-binding motif containing protein |
20 | Glyma.20G160900 | 1 | U-BOX结构域蛋白32 U-BOX Domain-containing protein 32 |
21 | Glyma.01G010400 | 1 | DEA (D/H)-box RNA解旋酶家族蛋白DEA(D/H)-box RNA helicase family protein |
22 | Glyma.01G011300 | 1 | 四肽重复(TPR)样超家族蛋白Tetratricopeptide repeat (TPR)-like superfamily protein |
23 | Glyma.02G228200 | 1 | 蛋白磷酸酶2C家族蛋白Protein phosphatase 2C family protein |
24 | Glyma.13G241000 | 2 | 乙酰乳酸合成酶/α-乙酰乳酸合成酶Acetolactate synthase/Alpha-acetolactate synthetase |
25 | Glyma.19G220400 | 2 | 核苷酸-糖转运蛋白家族蛋白Nucleotide-sugar transporter family protein |
26 | Glyma.14G130100 | 1 | 泛素羧基末端水解酶家族蛋白Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase family protein |
27 | Glyma.16G068700 | 1 | GDSL-like脂肪酶/酰基水解酶超家族蛋白GDSL-like Lipase/Acylhydrolase superfamily protein |
28 | Glyma.16G098100 | 1 | 细胞溶质氨基肽酶家族蛋白Cytosol aminopeptidase family protein |
29 | Glyma.10G209800 | 2 | 组氨酸氨裂合酶Histidine ammonia-lyase |
30 | Glyma.10G213400 | 1 | 线粒体F1F0-ATP合酶,亚基d/ATP7 Mitochondrial F1F0-ATP synthase, subunit d/ATP7 |
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