棉花促丝裂原活化蛋白激酶(GhMAPK)基因的分离与功能分析

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促丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-actweed protein kinase,MAPK)是普遍存在于真核生物中的一类保守的丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶。MAPK.级联途径(MAPKKK-MAPKK-MAPK)通过依次磷酸化传递环境信号,参与植物生长发育和多种生物、非生物胁迫信号转导。 近年来许多研究发现MAPK与植物病原信号传递关系相当密切,并鉴定多种受病原侵染诱导的MAPK。棉花是一种重要的经济作物,利用基因工程方法培育棉花抗病新品种已经成为棉花育种的研究热点。本文以鲁棉22为材料,首次从棉花中克隆了MAPK基因(GhMAPK),并对其进行了序列比对,表达特性分析及功能鉴定。具体结果如下: 1.根据同源序列设计简并引物,通过RT-PCR和RACE-PCR的方法从棉花(Gossypium hirsutum)中克隆到一个MAPK:基因,命名为GhMAPK。GenB~k注册号为DQl32852。其cDNA全长为1832bp,编码一个372氨基酸蛋白质。序列分析发现GhMAPK具有蛋白激酶所保守的11个亚区和TEY特征磷酸化位点。与C组MAPK同源性最高,同来自于拟南芥、杏、矮牵牛、豌豆、烟草中的几种MAPK同源性高达83-89%。cDNA序列与基因组序列比较后发现GhMAPK因组序列内存在两个内含子。 2.Southem杂交说明在棉花基因组中可能存在多个与GhMAPK具有一定同源性的其他MAPK基因,或者可以说存在一个小的MAPK基因家族。Northem杂交发现GhMAPK转录水平受机械损伤,高盐,冷害等非生物胁迫诱导而提高;植物抗病反应相关信号分子SA和H<,2>O<,2>也能诱导GhMAPK表达;棉花幼苗接种棉花枯萎病菌后,GhMAPK表达量也有明显提高,进一步证明了GhMAPK参与了病原侵染反应过程。 3.将GhMAPK:构建了正义植物表达载体pBI121-GhMAPK,采用农杆菌介导的方法,转化烟草(NC89),同时转空载体为对照。经卡那霉素筛选获得若干再生植株。经过PCR鉴定,并选取部分转基因植株进行了Northem和Western杂交分析,结果证明GhMAPK在转基因烟草中已成功得到表达。 4.选取两个T<,0>代转基因株系的自交种子扩繁,得到T<,1>代转基因植株。在分子鉴定基础上,对T<,1>代转基因植株进行了生物学功能分析。抗真菌`实验中,接种了黑胫病原菌(Phtophtora parasitica vat.nicotianae Tucker)的转基因植株的抗病能力明显高于对照植株。烟草花叶病毒(tobaccomosaic virus,TMV)侵染后,ELISA检测的结果表明,转基因植株中有部分株系表现出了明显的抗病性,但数量很少,大部分表现为感病,病毒抗性植株仅占接病总株数的约10%。 5.构建原核表达载体pET-GhMAPK,并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达融合蛋白,将特异诱导带切下,溶于PBS中获得抗原,免疫小鼠,其抗血清效价为1:1000。
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