单位文秘网 2021-07-17 13:59:53 点击: 次
摘要:为测定淹涝和低温胁迫下小麦幼根中甜菜碱醛脱氢酶基因BADH表达的变化,将扬麦13种子种植于花盆土壤中,待幼苗生长至1cm左右时,随机分为对照组、淹涝胁迫组和低温胁迫组。对照组和淹涝胁迫组均置于25 ℃植物培养箱中,其中淹涝胁迫组将花盆置于水中;低温胁迫组置于5 ℃植物培养箱中。各组均处于光照/黑暗12 h交替,对照组和低温胁迫组每日适量浇水。各组分别在0 h、12 h、1 d、2 d、4 d和8 d时取根,剪取根尖处1 cm组织,提取总RNA,逆转录,荧光定量PCR法测定BADH表达。结果表明,低温对BADH表达的刺激作用主要表现在12 h和1 d,表达量分别是对照的2.9倍和16.0倍;淹涝胁迫组在1 d表达升高,在2 d和4 d表现出显著的抑制作用。小麦BADH表达的变化可能与低温抗逆性有关,而与淹涝抗逆性关联不显著。
关键词:小麦;甜菜碱醛脱氢酶基因;淹涝;低温
中图分类号:Q786 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2011)23-4804-02
Expression of BADH in Young Root of Wheat (Triticum aestivum) under Waterlog
and Low Temperature Stress
YAN Jian-ping1,LIANG Yan1,TAN Xiang-ling2
(1.Nantong Higher Normal Institute,Nantong 226001,Jiangsu,China;2.Institute of Bioengineering, Nantong University,Nantong 226019,Jiangsu,China)
Abstract: To detect the expression of betaine-aldehyde dehydrogenase gene BADH in young root of wheat (Triticum aestivum) under waterlog and low temperature stress. Seeds of Yangmai No.13 was grown under soil in flowerpot. When seedlings reached 1 cm around, all wheat was divided to control group, waterlogged group and low-temperature group randomly. Control and waterlogged group was placed at 25 ℃ of plant incubator; whild the latter was submerged under water; and the low-temperature group was placed at 5 ℃ of plant incubator. All groups were under the condition of light/dark for 12 h alternately and proper irrigated daily in control and low-temperature group. The 1 cm root tip was taken for RNA extraction and reverse transcription after 0 h, 12 h, 1 d, 2 d, 4 d and 8 d from 3 groups respectively. Real-time quantitative polymerase chain reaction was used to determine the expression of BADH. The results showed that low temperature stress stimulated expression of BADH mainly after 12 h and 1 d, reached 2.9 and 16.0 folder respectively. Waterlog stress stimulated expression of BADH after 1 d, and inhibited the expression of BADH at 2 d and 4 d obviously. The change of the expression of BADH might be related with tolerance of low temperature stress but not with waterlog stress significantly.
Key words: wheat; BADH; waterlog stress; low temperature stress
淹涝和低温为农业生产中常见的自然灾害。研究表明,醛脱氢酶与植物的抗逆性相关[1]。小麦是我国的三大粮食作物之一,我国的小麦面积、总产量和消费量均居世界首位。在小麦发育的初期阶段,淹涝和低温是否对其生长产生不利影响,其抗逆性的机制,特别是与甜菜碱醛脱氢酶基因BADH表达相关的机制研究还鲜见报道。在淹涝和5 ℃低温环境下,研究了小麦扬麦13 BADH相对表达量的变化,为小麦的抗涝抗寒机理研究提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植物材料 将扬麦13种子(由江苏省沿江地区农业科学研究所提供)种植于花盆土壤中,待幼苗生长至1 cm时,随机分为对照组、淹涝胁迫组和低温胁迫组,对照组和淹涝胁迫组均置于25 ℃植物培养箱中,其中淹涝胁迫组将花盆置于水中,水平面与土壤表面高度相当;低温胁迫组置于5 ℃植物培养箱中。通过培养箱自动控制进行光照/黑暗12 h交替,并且每日适量浇水。各组分别在0 h、12 h、1 d、2 d、4 d和8 d时取根,剪取根尖处1 cm组织待用。
1.1.2 主要试剂与仪器 RNAiso Plus总RNA 提取试剂盒、SYBR?誖PrimeScriptTM RT-PCR KitⅡ试剂盒购自TaKaRa公司,引物由上海英骏生物技术有限公司合成;ABI 7500 Real-time PCR System;ABI 2720型PCR仪;其他各种化学试剂均为进口或国产分析纯试剂。
1.2 方法
1.2.1 总RNA提取 取约1 cm长根尖若干于匀浆器中,加入1 mL RNAiso Plus充分研磨,至裂解液呈透明状。转入离心管中,室温静置5 min,加入0.2 mL氯仿,振荡混匀后再室温静置5 min,12 000 r/min离心10 min,吸取上清液,加入等体积异丙醇混匀,室温静置10 min,12 000 r/min离心10 min,弃上清液,用75%乙醇洗涤沉淀,12 000 r/min离心5 min,弃乙醇,然后用适量的DEPC水溶解 RNA。
1.2.2 逆转录反应 取各个样品总RNA 1 μL进行逆转录,依次加入5×Buffer 2 μL、Mix 0.5 μL、随机引物0.5 μL、RNA 1 μL,DEPC水补足至10 μL,37 ℃保温15 min,85 ℃ 10 s终止反应,-20 ℃保存。
1.2.3 Real-time PCR反应 根据 GenBank中登录的目的基因BADH(AY050316)和内参actin (AB181991)序列,应用NCBI Primer-blast工具(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/index.cgi?LINK_LOC=BlastHome)设计引物。BADH的正向引物为5′-GCCGAGGAGATTGACGCGGG-3′,反向引物为5′-ACCACTACAAAGGCCGGCGC-3′,预期产物长度为275 bp;actin的正向引物为5′-GCCCCTCTCAACCCCAAGGC-3′,反向引物为5′-CCCGGCCAGCAAGGTCCAAA-3′,预期产物长度为229 bp。
以上述方法逆转录合成的cDNA为模板,按照SYBR?誖 PrimeScriptTM RT-PCR Kit II试剂盒说明操作,每管总反应体积为25 μL,其中cDNA模板2 μL,上下游引物(10 pmol/L)各1 μL,2×Mix 12.5 μL,水8.5 μL。以actin为内参,并设3个重复管,以0 h为参考进行相对定量分析,ABI 7500 Software V2.0.4进行数据处理,使用Microsoft Office Excel 2003软件作图。
2 结果与分析
在各时间点上,对照组BADH表达变化不显著;淹涝胁迫组在1 d表达升高,2 d和4 d表达被显著抑制,表达量分别为对照的0.16和0.24倍;低温胁迫组在12 h和1 d时,表达量分别是对照的2.9倍和16.0倍,其他时间点的变化不显著。淹涝胁迫组和低温胁迫组BADH表达变化走势表现出一定的平行性,但都与对照组不平行(表1、图1)。
3 讨论
植物抗逆境机理的研究始终是农业种植业的研究热点,对培育抗逆优良品种具有重要的指导作用。扬麦13是优质抗病弱筋专用小麦新品种,与扬麦9号一同成为长江下游弱筋小麦优势产业带建设核心品种之一,适宜在沙壤土地区种植。淹涝和低温是长江下游常见的环境因素,而有关扬麦13对淹涝和低温胁迫反应的分子机制研究尚未见报道。
植物中存在多种醛脱氢酶[2],甜菜碱醛脱氢酶是研究较多的醛脱氢酶之一,与多种非生物胁迫相关[3],其中盐胁迫的有关文献报道较多。李永华等[4]比较了抗旱性不同的小麦品系在不同干旱胁迫下,不同生长期中BADH的表达水平,认为BADH亦与干旱胁迫抗性相关;有学者通过BADH转基因方法,使作物获得了更强的抗逆性[5,6]。研究发现,低温胁迫在12 h和1 d时,对BADH表达具有较为显著的刺激作用,其他时间不明显,而淹涝胁迫对BADH表达除1 d时有一定的刺激作用外,在2 d和4 d时,表现出显著的抑制作用,表明小麦对淹涝胁迫与低温胁迫的反应机制存在差异,BADH的表达变化可能与低温抗逆性相关而与淹涝抗逆性关联不大。淹涝胁迫抑制BADH表达的生理作用还有待进一步研究。
参考文献:
[1] MAGNESCHI L, PERATA P. Rice germination and seedling growth in the absence of oxygen[J]. Annals of Botany, 2009,103:181-196.
[2] 黄 方,迟英俊,何 慧,等. 大豆醛脱氢酶基因GmALDH3-1的克隆及在生殖器官中的表达[J].遗传,2010,32(5):492-497.
[3] KHAN M S, YU X, KIKUCHI A, et al. Genetic engineering of glycine betaine biosynthesis to enhance abiotic stress tolerance in plants[J]. Plant Biotechnol,2009,26:125-134.
[4] 李永华,王 玮,杨兴洪,等.干旱胁迫下不同抗旱性小麦BADH 表达及甜菜碱含量的变化[J].作物学报,2005,31(4):425-430.
[5] 张 宁,司怀军,栗 亮,等.转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性[J]. 作物学报,2009,35(6):1146-1150.
[6] 罗晓丽,肖娟丽,王志安,等. 菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因在棉花中的过量表达和抗冻耐逆性分析[J].生物工程学报,2008,24(8):1464-1469.
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