干旱和低温是影响农作物生长发育的重要因素,培育转基因作物是解决此问题的有效途径.冷激蛋白(Cold Shock Proteins,CSPs)是一类高度保守的核酸结合蛋白,参与非生物胁迫应答等细胞生理活动,转CSP基因可增强作物抗逆能力.以海洋微生物宏基因组DNA为模板,采用锚定PCR的方法克隆得到了 MbCSP基因,其ORF为216bp,编码一个由71个氨基酸构成的蛋白;对其进行同源性分析,显示该氨基酸序列与EcCSPG、EcCSPA(大肠杆菌Escherichia coli),BsCspB(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis)和BcCspA(蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus)等冷休克蛋白氨基酸序列同源性在60％-90％;对该氨基酸序列进行多重序列比对和系统发育树分析,结果发现MbC-SP蛋白包含RNP1(KGFGFI)和RNP2(VFVHF)等CSP蛋白经典的保守结构域,其与EcCspG(大肠杆菌)和CmC-spG、CmCspB(堆肥宏基因组)等生物的冷休克蛋白亲缘关系较近.为进一步探讨冷休克蛋白MbCSP的功能,构建了植物表达载体pTF101-MbCSP,采用花序浸染法转化拟南芥,经过除草剂筛选和PCR检测,获得转基因植株.进行半定量RT-PCR分析,选择表达量最高的阳性株系进行后续的生理检测.结果表明:在干旱胁迫及低温胁迫下,转基因拟南芥的生长状况明显优于野生型,其生物量显著高于野生型植株;转基因拟南芥的叶片相对含水量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶活性均高于野生型拟南芥,而丙二醛含量则低于野生型拟南芥.上述结果表明,过表达海洋微生物宏基因组MbCSP能够提高转基因拟南芥的抗旱和耐寒能力,为培育转基因作物新品种奠定了基础.

冷激蛋白;宏基因组;拟南芥;干旱;低温

大连理工大学生物工程学院,植物基因工程实验室,大连 116023

[1]王梦姣;曹钰雪;徐永盛;丁风鹅;苏乔-.过表达海洋微生物宏基因组MbCSP提高转基因拟南芥的抗旱和耐寒性)[J].植物研究,2022(02):243-251

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