檉柳ThGSTT1基因的抗旱耐鹽表達分析

王秋水等

摘要[目的]研究檉柳ThGSTT1基因的抗旱耐鹽表達。[方法]通過對檉柳7個轉(zhuǎn)錄組分析，克隆獲得一條谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶基因，通過Blast比對及進化分析其結(jié)構(gòu)，并采用qPCR分析基因的抗旱耐鹽表達。[結(jié)果]該基因為谷胱甘肽Theta家族基因，因此命名為ThGSTT1基因；該基因編碼的蛋白氨基酸殘基數(shù)為231，分子量為26.1 kDa，理論等電點為7.14。表達譜分析顯示，ThGSTT1在檉柳根和葉中的表達不同，具有一定的組織表達特異性。qPCR分析結(jié)果表明，鹽脅迫明顯誘導(dǎo)了ThGSTT1基因的表達，葉中脅迫7 d表達量為對照的7.48倍，根中脅迫9 d時最大。PEG脅迫下ThGSTT1基因的表達明顯受抑制，根中脅迫第3 天的表達僅為對照的23.7%，而葉中脅迫第5 d表達量最低，為對照的12.7%。[結(jié)論]谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶是一種重要的抗逆保護酶類，進行抗旱耐鹽表達分析具有重要意義。

關(guān)鍵詞剛毛檉柳；鹽脅迫；表達分析；ThGSTT1

中圖分類號S188文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）14-04202-03

The Expression Analysis of a ThGSTT1 Gene from Tamarix hispida under Salt and Drought Stress

WANG Qiushui，GAO Caiqiu et al（State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding，Northeast Forestry University，Harbin，Heilongjiang 150040）

Abstract[Objective] To study ThGSTT1 gene from Tamarix hispida under salt and drought stress.[Method] a full length cDNA of glutathione transferase gene was cloned from 7 transcriptome cDNA library of Tamarix hispida.[Result] The results of blast and phylogenetic tree showed that this gene was belonged to GST Theta family，so named as ThGSTT1.ThGSTT1 encoded protein of 231 amino acid residues with the molecular mass 26.1 kDa and theoretical isoelectric point of 7.14.The expression profile of ThGSTT1 under NaHCO3 showed difference between roots and leaves.The results of real time RTPCR showed that the expressions of ThGSTT1 were obvious induced after NaCl stress.In leaves，the expression level was highest at 7 d，it was 7.48 fold compared to the control； while in roots，its expression was 2.08 fold at 9 d.Under PEG stress，ThGSTT1 was mainly down-regulated，and in roots it was down regulated to 23.7% at 3 d，while in leaves it was expressed lowest at 5 d，only 12.7% of its in the control.[Conclusion] Glutathione transferase gene is an important protecting enzyme in plants，drought and salt resistance expression analysis has significance.

Key wordsTamarix hispida；Salt stress； Expression pattern； ThGSTT1

谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（GST）是植物中常見的一種酶類，參與植物的耐鹽[1]、抗干旱[2]、抗氧化[3-4]等不同脅迫的應(yīng)答。過表達煙草GST基因能有效提高轉(zhuǎn)基因煙草的GST/GPX活性、單脫氫抗壞血酸還原酶活性、脂質(zhì)過氧化物酶活性，從而維持植株在鹽脅迫和高溫脅迫下相對穩(wěn)定的生長[5]。擬南芥AtGSTU17基因可能通過光敏色素A協(xié)同調(diào)控GSH積累進而影響植株的光信號通路，但突變AtGSTU17基因的擬南芥反而增強了植株的抗旱耐鹽性，表明同一谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶基因?qū)τ诓煌耐饨绱碳た赡芫哂胁煌恼{(diào)控機理[6]。鋁誘導(dǎo)型擬南芥AtGST1和AtGST11過表達擬南芥后，在鋁脅迫下的轉(zhuǎn)基因根和葉中體現(xiàn)時間依賴型表達方式，AtGST1在2 h被誘導(dǎo)最大，AtGST11在8 h最大，且二者的表達均受冷、熱、重金屬、氧化等脅迫誘導(dǎo)，表明不同的GST基因可能響應(yīng)于同一種脅迫，但具體的誘導(dǎo)情況不同[7]。

前期研究表明，檉柳谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶基因ThGSTZ1（zeta亞家族GST基因）過表達酵母后能有效的提高酵母在山梨醇、鹽、重金屬、異常溫度等脅迫下的存活力[8]，過表達ThGSTZ1擬南芥提高了鹽和干旱脅迫下轉(zhuǎn)基因擬南芥的發(fā)芽率、生物量積累以及保護酶類活性，從而有效的改善植株的抗旱耐鹽能力。植物GST基因是一個超家族基因，根據(jù)序列特征被分為alpha、mu、pi、sigma、theta、kappa、zeta和microsomal 8個不同的亞家族，每個家族的基因既有獨自的功能特點，也有互相相似的調(diào)控方式[9]。為了進一步研究檉柳中其他亞家族GST基因在抗逆調(diào)控過程中的作用，筆者通過從剛毛檉柳7個cDNA文庫中查找克隆獲得一個Theta家族GST基因（ThGSTT1基因），對其進行生物信息學(xué)分析，了解其基本特征；并利用實時熒光定量PCR對ThGSTT1在NaCl脅迫和PEG脅迫不同時間的表達模式進行分析，以期為進一步的了解ThGSTT1基因的抗逆功能和抗逆機理奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料剛毛檉柳種子播種于沙土（1∶2）（V/V）基質(zhì)中，在平均溫度24 ℃，光照時間14 h/d，相對濕度70%～75%的溫室中培養(yǎng)。挑選長勢一致的4月齡檉柳用于研究。

1.2方法

谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（GST）在植物的許多生理過程和適應(yīng)環(huán)境條件變化的過程中起重要作用。GST基因的表達受到許多因子的影響，其中氧化脅迫可誘導(dǎo)GST基因的表達。并且在前期研究中，GST可作為生物活性配體的結(jié)合蛋白，有些也可作為運輸?shù)鞍?，可能在?xì)胞間的運輸中起作用[12]。因此，認(rèn)為GST在植物細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中可能具有重要作用。在植物中，GST的主要功能在于其能催化還原型谷胱甘肽（glutathione）的巰基與多種親電、親脂底物的結(jié)合，生成水溶性的產(chǎn)物，從而降低底物的毒性解除外界毒素以及內(nèi)源有毒代謝物的侵害[9，13]。但植物的them，zeta類GST則較少參與外源物質(zhì)代謝，其主要具有谷胱甘肽過氧化物酶活性，而參與氧化脅迫代謝，在氧脅迫下，Theta類GST具有還原組織氫過氧化物的作用[14]。脅迫后檉柳不同轉(zhuǎn)錄組中ThGSTT1基因的表達比較顯示，ThGSTT1基因在脅迫后表達發(fā)生明顯改變，進一步對檉柳PEG和NaCl脅迫后ThGSTT1基因的表達模式分析發(fā)現(xiàn)，其在檉柳葉與根中也都能對NaCl和PEG脅迫做出應(yīng)答，受鹽和干旱脅迫的調(diào)控，表明ThGSTT1基因可能參與檉柳的耐鹽和抗旱過程。對于ThGSTT1是否與ThGSTZ1相似，都是通過增強過氧化物的清除能力從而提高抗旱耐鹽能力的，還有待進一步的研究。

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