冷胁迫下甘蓝型冬油菜表达蛋白及BnGSTs基因家族的鉴定与分析 - 马骊; 白静; 赵玉红; 孙柏林; 侯献飞; 方彦; 王旺田; 蒲媛媛; 刘丽君; 徐佳; 陶肖蕾; 孙万仓; et al. (作物学报, 2023)
谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferases,GST)参与调节植物生长、发育和逆境胁迫反应的许多方面.本研究利用双向电泳和质谱技术分析'16VHNTS309'在冷胁迫下差异表达的蛋白质,基于GO和KEGG分析鉴定出BE、APX、SOD、GST等参与冷胁迫反应的蛋白质.利用qRT-PCR和生理指标鉴定到响应冷胁迫的关键蛋白质GST,采用同源克隆法克隆到'16VHNTS309'的GST基因.该基因CDS长度为642 bp,编码213个氨基酸,是一个不稳定蛋白,属于GST_N_3谷胱甘肽S-转移酶家族,与甘蓝型油菜'ZS11'序列相似性为99.22％,与'ZS11'和'Vision'两者的氨基酸序列相比较发现第127位亮氨酸(L)突变为脯氨酸(P).基因家族分析表明,在甘蓝型油菜中共鉴定到153个BnGSTs成员,按其功能主要分为Zeta、Phi、Theta、CHQ、DHAR、Lambda和Tau这七大类型,大部分的BnGSTs属于Phi和Tau这2种类型.系统进化将BnGSTs分为12个亚家族,亚家族I和VⅢ包含了较多的成员,BnGSTs不均匀的分布在18条染色体上,C06染色体上分布BnGSTs基因数量最多,含有10个保守的蛋白质基序.BnGSTs基因家族中有99对基因存在共线性关系,131个基因来自基因复制事件,片段重复事件在BnGSTs基因的进化中起着重要作用.冷胁迫下BnaA02g35760D、BnaC06g20450D、BnaC06g35490D、BnaA02g03230D和BnaA02g35980D在强抗寒品种中的显著高表达,是弱抗寒品种的7～12倍,并且强抗寒品种具有较高的生理酶活性.另外,在冷冻胁迫下鉴定到一些瞬时和持续表达的关键候选基因.这些结果为进一步研究BnGSTs基因在强抗寒甘蓝型冬油菜抗寒分子调控中的作用奠定基础.