木薯海藻糖合成酶基因MeTPS6克隆及其在非生物脅迫下的表達(dá)分析

丁澤紅　鐵韋韋　付莉莉　顏彥　胡偉

摘要：[目的]克隆木薯海藻糖合成酶基因MeTPS6，并分析其在干旱、低溫、遮蔭等非生物脅迫應(yīng)答中的表達(dá)情況，為研究TPS因功能及抗逆分子機(jī)理提供參考。[方法]采用RT-PCR從木薯中克隆MeTPS6基因，并進(jìn)行生物信息學(xué)分析及構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹。采用熒光定量PCR（qPCR）分析MeTPS6基因在干旱、低溫和遮蔭脅迫下不同木薯品種不同組織中的表達(dá)特性及模式。[結(jié)果]克隆獲得的MeTPS6基因具有一個(gè)2565 bp的開放閱讀框，編碼854個(gè)氨基酸，含有TPS家族保守結(jié)構(gòu)域（Glyco_transf_20）。MeTPS6蛋白與楊樹（Potri.010G104500）和杞柳（SapurV1A.0015s0610）同源蛋白氨基酸序列的相似性分別達(dá)92.6%和90.0%，表明木薯與楊樹和杞柳的親緣關(guān)系較近。MeTPS6～因的啟動(dòng)子序列中存在大量非生物脅迫相關(guān)元件（低溫相關(guān)元件LTR、干旱相關(guān)元件MBS等）、激素相關(guān)元件（脫落酸相關(guān)的元件ABRE～I(xiàn)CE3、水楊酸相關(guān)元件TCA-element～）及光響應(yīng)相關(guān)元件（ACE、Box I等）。MeTPS6基因在木薯儲(chǔ)藏根中的表達(dá)量最高，須根次之，二者均顯著高于莖、葉柄和葉片中的表達(dá)量（P<0.05，下同），且在干旱、低溫和遮蔭脅迫下，不同組織中的表達(dá)模式存在明顯差異。對(duì)于不同木薯品種，干旱、低溫和遮蔭脅迫處理均顯著誘導(dǎo)其MeTPS6基因表達(dá)。在高置信度（confidence=0.8）的情況下，共找到13個(gè)共表達(dá)基因，其中有10個(gè)為TPS同源基因，表明這些同源基因可能相互協(xié)調(diào)，共同參與植物生物學(xué)過程；另外3個(gè)基因（CAT、CAT1和F5M15.5）均編碼過氧化氫酶，主要參與保護(hù)細(xì)胞免受過氧化氫的毒性作用。[結(jié)論]MeTPS6基因主要在木薯的根（特別是儲(chǔ)藏根）中表達(dá)，并從轉(zhuǎn)錄水平參與干旱、低溫和遮蔭脅迫響應(yīng)，可作為候選基因進(jìn)一步研究其在木薯抗逆中的功能。

關(guān)鍵詞：木薯；海藻糖合成酶；MeTPS6基因；干旱；低溫；遮蔭；表達(dá)分析

中圖分類號(hào)：S533.034 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2017）11-1923-07

0引言

[研究意義]木薯（Manihot esculenta Crantz）屬于大戟科木薯屬塊根植物，其塊根富含淀粉，是熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物。木薯作為典型的熱帶作物，適應(yīng)性強(qiáng)，耐旱耐瘠，但在低溫、長(zhǎng)時(shí)間干旱或嚴(yán)重干旱條件下，其塊根產(chǎn)量大幅度減產(chǎn)甚至絕收（盧賽清等，2009；Okogbenin et a1.，2013）。此外，塊根產(chǎn)量還受遮蔭、耕作方式等因素的影響，如拉丁美洲等經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)將木薯與其他作物（橡膠樹、玉米等）問作使其受到不同程度的遮蔭脅迫，其產(chǎn)量顯著減少（Okoli and Wilson，1986；Fu et a1.，2016）。海藻糖-6-磷酸合成酶（Trehalose-6-phosphate synthase，TPS）是海藻糖生物合成代謝的關(guān)鍵酶，在植物干旱、低溫等逆境脅迫中發(fā)揮重要作用（Li et a1.，2011；Yang et a1.，2012；Mu et a1.，2016）。因此，克隆木薯TPS相關(guān)基因并進(jìn)行表達(dá)分析對(duì)深入研究其在木薯抗脅迫中的表達(dá)調(diào)控作用具有重要意義。[前人研究進(jìn)展]海藻糖是由2個(gè)葡萄糖分子通過α-1，1糖苷鍵連接而成的非還原性雙糖，植物在干旱、低溫、氧化等脅迫下其大量積累，可保護(hù)蛋白質(zhì)、核酸、生物膜等生物大分子物質(zhì)，以增強(qiáng)植物的抗逆性（Garg et a1.，2002；郭蓓等，2008）。海藻糖合成包括兩步反應(yīng)：一是由尿苷二磷酸葡萄糖和6-磷酸葡萄糖在TPS的催化下生成6-磷酸海藻糖；二是6-磷酸海藻糖在海藻糖6-磷酸酯酶的水解作用下生成海藻糖（史健志等，2015）?？梢?，TPS是海藻糖生物合成途徑中的一個(gè)關(guān)鍵酶。經(jīng)研究證實(shí)，植物體內(nèi)TPS基因表達(dá)與海藻糖含量密切相關(guān)（Garg eta1.，2002；Li et a1.，2011）。目前，已從棉花（Kosmaset a1.，2006）、水稻（Li et a1.，2011）、茶樹（丁菲等，2012）、擬南芥（Delorge et a1.，2014）、壇紫菜（史健志等，2015）、堿茅（李瑩和柳參奎，2015）、辣椒（魏兵強(qiáng)等，2016）、香蕉（王安邦等，2016；邢文婷等，2017）等植物中克隆獲得TPS基因，并對(duì)其功能進(jìn)行深入研究，結(jié)果表明非生物脅迫可誘導(dǎo)TPS基因表達(dá)，植物體內(nèi)海藻糖含量明顯升高。郭蓓等（2008）研究發(fā)現(xiàn)，將擬南芥TPS基因轉(zhuǎn)入煙草后，轉(zhuǎn)基因煙草植株體內(nèi)海藻糖含量明顯增加，其耐受鹽脅迫的能力顯著增強(qiáng)。Garg等（2002）、Li等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，在干旱、低溫和高鹽條件下，轉(zhuǎn)OsTPS1基因水稻植株抗性均明顯增強(qiáng)，其植株體內(nèi)海藻糖含量是野生型的2倍。Kosmas等（2006）、Deng等（2014）研究表明，在干旱脅迫下，棉花GkTPS基因和海帶SiTPS基因的表達(dá)量顯著升高。丁菲等（2012）、魏兵強(qiáng)等（2016）研究表明，在低溫脅迫下，辣椒CaTPS基因和茶樹GsTPS基因的表達(dá)量均顯著升高。史健志等（2015）研究表明，在高溫和干旱脅迫下，壇紫菜PhTPS基因的表達(dá)顯著上調(diào)。Henry等（2014）研究表明，在遮蔭脅迫下，玉米TPS因的表達(dá)量發(fā)生顯著變化。此外，TPS因的表達(dá)量在同一植物不同組織中呈差異性表達(dá)（丁菲等，2012；魏兵強(qiáng)等，2016）。綜上所述，植物體內(nèi)TPS基因受干旱、低溫、遮蔭等脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，通過提高其表達(dá)量可增強(qiáng)植株的抗逆性。[本研究切入點(diǎn)]目前尚未見有關(guān)木薯TPS因克隆及其在非生物脅迫下表達(dá)分析的研究報(bào)道。[擬解決的關(guān)鍵問題]克隆木薯TPS基因（MeTPS6），并采用熒光定量PCR（qPCR）檢測(cè)其在不同品種、同一品種不同組織及在干旱、低溫和遮蔭等脅迫下的表達(dá)特性，為研究MeTPS6基因功能及抗逆分子機(jī)理提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為木薯栽培品種Arg7和Ku50及野生種W14（M.esculenta ssp.Flabellifolia），來自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所試驗(yàn)基地。Arg7和Ku50是w14經(jīng)人工選擇與馴化獲得，其適應(yīng)性和部分農(nóng)藝性狀均優(yōu)于W14，如Ku50的塊根產(chǎn)量和淀粉含量較高，抗逆性較好；Arg7適宜于高緯度地區(qū)生長(zhǎng)，但抗旱性一般。主要試劑：RNA抽提試劑盒購(gòu)自天根生化科技（北京）有限公司]；cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒購(gòu)自Fermentas公司；SYBR Premix Ex Taq（SYBR Green I）試劑盒購(gòu)自寶生物工程（大連）有限公司。主要儀器設(shè)備：Mx 3005P熒光定量PCR儀（Stratagene，美國(guó)）。

1.2種植與脅迫處理

參照Ding等（2016）的方法種植木薯：將Ku50種莖切成10-15cm莖段，選擇粗細(xì)均勻且具有2～4個(gè)芽眼的莖段扦插于塑料盆（上直徑18.5cm，下直徑14.8cm，高18.5cm）中，每盆扦插1個(gè)莖段。木薯盆栽基質(zhì)是由蛭石與營(yíng)養(yǎng)土按照1：1（v/v）混合而成。種植10d后進(jìn)行間苗，每盆保留1棵苗，用于脅迫處理。干旱脅迫處理：木薯種植60d后，挑選生長(zhǎng)狀況基本一致的植株，施用20%PEG-6000溶液進(jìn)行模擬干旱脅迫處理，以不施PEG-6000（澆自來水）的植株-為對(duì)照。于脅迫0、3和24h后分別采集未展開葉、第一片完全展開葉、老葉和根，液氮速凍后，于80℃保存?zhèn)溆?；低溫脅迫處理：木薯種植60d后，挑選長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株置于光照培養(yǎng)箱，于4℃條件下進(jìn)行低溫脅迫處理。于脅迫0、6和24h后分別采集未展開葉、第一片完全展開葉和根，液氮速凍后，于-80℃保存?zhèn)溆茫徽谑a脅迫處理：將木薯種植于橡膠樹下進(jìn)行遮蔭脅迫處理，以正常光照下種植的木薯為對(duì)照。種植60d后挑選長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株，采集其未展開葉、第一片完全展開葉和老葉，液氮速凍后，于80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

2015年夏季將W14、Ku50和Arg7的種莖（10～15cmK，含2～4個(gè)芽眼）分別種植于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院文昌試驗(yàn)基地，株行距0.8m×1.0m，各30株，水肥管理與大田種植相同。種植90d后分別采集W14、Ku50和Arg7的葉片和根，用于qPCR檢測(cè)不同木薯品種不同組織中MeTPS6基因的表達(dá)情況；采集Ku50的葉片、葉柄、莖、須根和儲(chǔ)藏根，用于qPCR檢測(cè)同一品種不同組織中MeTPS6基因的表達(dá)情況。

1.3RNA提取及cDNA合成

參照RNA抽提試劑盒說明提取樣品總RNA，并使用cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒反轉(zhuǎn)錄成cDNA，于-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4引物設(shè)計(jì)及合成

根據(jù)Phytozome木薯數(shù)據(jù)庫(kù)提供的TPS基因序列（cassava4.1001584m），采用Primer6.0設(shè)計(jì)引物，包括MeTPS6基因全長(zhǎng)擴(kuò)增引物（MeTPS6-F：5'-ATGGTGTCAAGGTCATACTCA-3'；MeTPS6-R：5'-TTACACTGCAACTGTTTGTTCT-3'）、MeTP$6基因qPCR引物（qMeTPS6-F：5'-TCTGGGGAGTCTCCATCGTT-Y：qMeTPS6-R：5-TGCCCTTATTGGCAGCTGA-3）和actin基因qPCR引物（qActin-F：5'-TGATGAGTCTGGTCCATCCA-3'；qActin-R：5'-CCTCCTACGACCCAATCTCA-3'）（Fu et a1.，2016）。引物均由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。

1.5基因克隆

以木薯葉片cDNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增。反應(yīng)體系50.0μL：cDNA模板1.0μL，2.5mmol/L dNTPs4.0μL，10xLA Buffer 5.0μL，5 U/μL LA Taq DNA聚合酶0.5μL，10μmol/L正、反向引物各1.0μL，ddH20補(bǔ)充至50.0μL。擴(kuò)增程序：94℃預(yù)變性5.0min；94℃45s，50℃45s，72℃3.5min，進(jìn)行35個(gè)循環(huán)；72℃延伸7.0min；25℃保存。PCR產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，并送至生工生物工程（上海）股份有限公司測(cè)序。

1.6qPCR檢測(cè)

利用SYBR Premix EX Taq試劑盒在Mx 3005P熒光定量PCR儀上進(jìn)行qPCR檢測(cè)。反應(yīng)體系20.0μL：SYBR Green I 10.0μL，ROX 0.4μL，正、反向引物各0.4μL，cDNA模板2.0μL，ddH20補(bǔ)充至20.0μL。擴(kuò)增程序：95℃預(yù)變性30s；95℃10s，55℃10s，72℃20s，進(jìn)行40個(gè)循環(huán)。每個(gè)樣品重復(fù)3次，采用2法計(jì)算基因相對(duì)表達(dá)量（Fu et a1.，2016）。

1.7生物信息學(xué)分析

在Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)中利用BLASTp在線搜索MeTPS6基因的同源序列，利用ClustalX進(jìn)行序列比對(duì)（Jeanmougin et a1.，1998），利用MEGA 5.2構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹（Tamura et a1.，2011），利用ExPASyProtParam分析蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，利用Plant-mPLoc進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)，利用NCBI-CDD數(shù)據(jù)庫(kù)分析蛋白質(zhì)的保守結(jié)構(gòu)域，利用PlantCARE分析啟動(dòng)子元件，利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建基因共表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

1.8統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和制圖，并以Duncan s進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1MerPS6基因克隆及序列分析結(jié)果

MeTPS6基因PCR擴(kuò)增結(jié)果顯示，擴(kuò)增條帶單一且清晰，長(zhǎng)度約2500bp，與預(yù)期結(jié)果相符（圖1）。測(cè)序結(jié)果顯示，該序列長(zhǎng)度為2565bp，編碼854個(gè)氨基酸。經(jīng)BLASTx比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)MeTPS6基因與擬南芥TPS基因的同源性最高（83.3%）。將MeTP$6基因序列提交至GenBank，登錄號(hào)為MF684374。MeTP$6基因與參考序列（cassava4.1 001 584m）的比對(duì)分析結(jié)果顯示，二者存在7個(gè)堿基差異，但均為同義突變。MeTPS6基因與基因組DNA序列的比對(duì)分析結(jié)果顯示，該基因含3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子。生物信息學(xué)分析結(jié)果顯示，MeTPS6基因編碼蛋白（MeTPS6）分子量為96860-4 Da，理論等電點(diǎn)（pI）為5.83，屬于不穩(wěn)定蛋白，不穩(wěn)定系數(shù)為45.76，定位于葉綠體，含有TPS家族保守結(jié)構(gòu)域（GlyCO transf_20）（圖2）。

2.2系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹分析結(jié)果

經(jīng)BLASTp同源序列比對(duì)，獲得與MeTPS6蛋白氨基酸序列同源性較高的其他物種蛋白氨基酸序列，并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹（圖3）。結(jié)果顯示，這些同源蛋白可分為四大類：第1類包括水稻、高粱、狗尾草、柳枝稷、谷子和玉米，除水稻外均為C4物種，且水稻與柳枝稷親緣關(guān)系最近；第Ⅱ類包括琴葉擬南芥、鼠耳芥、擬南芥、薺菜花和白菜型油菜，均為十字花科的物種；第Ⅲ類包括木薯、楊樹和杞柳，木薯MeTPS6蛋白分別與楊樹（Potri.010G104500）和杞柳（SapurVlA.0015s0610）同源蛋白的氨基酸序列相似性分別達(dá)92.6%和90.0%，表明木薯與楊樹和杞柳的親緣關(guān)系最近；第Ⅳ類僅包括二穗短柄草，雖然二穗短柄草然也為C4物種，但其序列與其他C4物種存在明顯差異，故單獨(dú)聚為一類。

2.3MeTPS6基因啟動(dòng)子元件分析結(jié)果

啟動(dòng)子是基因的重要組成部分，調(diào)控著基因轉(zhuǎn)錄的起始時(shí)間和表達(dá)水平。本研究選取MeTPS6基因起始密碼子上游1500bp進(jìn)行啟動(dòng)子元件分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該基因的啟動(dòng)子序列中不僅存在大量非生物脅迫相關(guān)的元件，如低溫相關(guān)元件LTR、干旱相關(guān)元件MBs等，還存在許多激素相關(guān)的元件，如脫落酸相關(guān)的元件ABRE和CE3、水楊酸相關(guān)元件TCA-ele-ment、生長(zhǎng)素相關(guān)元件TGA-element、茉莉酸相關(guān)元件TGACG-motif，赤霉素相關(guān)元件GARE-motif及光響應(yīng)相關(guān)元件ACE、Box I、Box II和G-Box等。其中，脫落酸是一種重要的激素，在植物低溫、干旱、高鹽等非生物脅迫中發(fā)揮非常關(guān)鍵的調(diào)控作用。表明MeTPS6基因可能從轉(zhuǎn)錄水平參與干旱、低溫和光照（遮蔭）脅迫響應(yīng)。

2.4MeTPS6基因在不同品種不同組織中的表達(dá)特性分析結(jié)果

MeTPS6基因在w14、Ku50和Arg7葉片和根中的表達(dá)情況如圖4所示。在葉片中，MeTPS6基因在W14的表達(dá)量最高，Ku50次之，Arg7最低，均達(dá)顯著差異（P<0.05，下同）；在根中，MeTPS6～因在Ku50的表達(dá)量顯著高于W14和Arg7，而w14和Arg7的差異不顯著（P>0.05，下同）。對(duì)7：Ku50和Arg7，MeTPS6基因在根中的表達(dá)量均顯著高于葉片，但對(duì)于W14，MeTPS6基因在根和葉片中的表達(dá)量無(wú)顯著差異，故推測(cè)木薯從野生種到栽培種的馴化過程中MeTPS6基因受到了人為選擇，使得MeTPS6基因主要在木薯栽培種的根中起調(diào)控作用。MeTPS6基因在Ku50不同組織中的表達(dá)特性如圖5所示。MeTPS6基因的表達(dá)量在儲(chǔ)藏根中最高，須根次之，二者均顯著高于莖、葉柄和葉片。

2.5MeTPS6基因在不同脅迫處理下的表達(dá)模式分析結(jié)果

干旱脅迫下，MeTPS6基因在Ku50不同組織中的表達(dá)模式如圖6-A所示。隨干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，MeTPS6基因的表達(dá)量在未展開葉顯著下調(diào)，在脅迫3和24h后表達(dá)量分別下降17%和24%；MeTPS6基因的表達(dá)量在第一片完全展開葉和老葉中均無(wú)顯著變化；MeTPS6基因的表達(dá)量在根中顯著上調(diào)，在脅迫3和24垢的表達(dá)量分別是對(duì)照（脅迫0h）的3.0和2.7倍。

低溫脅迫下，MeTPS6基因在Ku50不同組織中的表達(dá)模式如圖6-B所示。MeTPS6基因的表達(dá)模式在不同組織中存在明顯差異，隨低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，在未展開葉中MeTPS6基因的表達(dá)量先顯著上升后顯著下降；在第一片完全展開葉中MeTPS6基因的表達(dá)量先無(wú)顯著變化后顯著下降；在根中MeTPS6基因的表達(dá)量先顯著上升后無(wú)顯著變化。

遮蔭脅迫下，MeTPS6基因在Ku50不同組織中的表達(dá)如圖6-C所示。MeTPS6基因的表達(dá)量在未展開葉、第一片完全展開葉和老葉中均顯著上調(diào)，脅迫后MeTPS6基因的表達(dá)量分別是對(duì)照的1.2、1.5和1.3倍。

綜上所述，干旱、低溫和遮蔭脅迫可顯著誘導(dǎo)MeTPS6基因表達(dá)，且在干旱和低溫脅迫下，MeTPS6基因在不同組織中的表達(dá)模式存在明顯差異，推測(cè)在不同組織中MeTPS6基因抗逆境脅迫的調(diào)控功能不同。

2.6MeTPS6基因共表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果

為初步了解MeTPS6基因參與的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)將MeTPS6基因映射到擬南芥同源序列（AtTPS6）進(jìn)行共表達(dá)分析，結(jié)果如圖7所示。在高置信度（Confidence=0.8）的情況下，共找到13個(gè)共表達(dá)基因，其中有10個(gè)為TPS同源基因，表明這些同源基因可能相互協(xié)調(diào)，共同參與植物生物學(xué)過程；另外3個(gè)基因（CAT、CAT1和F5M15.5）均編碼過氧化氫酶，主要參與保護(hù)細(xì)胞免受過氧化氫的毒性作用。推測(cè)TPS基因與CAT基因在脅迫條件下共同發(fā)揮氧化還原作用，以保護(hù)植物細(xì)胞免受傷害，從而增強(qiáng)植物的抗逆性。

3討論

TPS是海藻糖生物合成途徑中的關(guān)鍵酶，在植物干旱、低溫、高鹽等逆境脅迫下發(fā)揮重要作用。植物中TPS基因以基因家族的形式存在，大部分TPS蛋白含有TPS基因家族保守結(jié)構(gòu)域（Henry et a1.，2014）。目前，已從擬南芥、水稻、香蕉、辣椒等多個(gè)物種中克隆獲得TPS基因，并對(duì)其功能進(jìn)行深入研究（Li et a1.，2011；魏兵強(qiáng)等，2016；邢文婷等，2017），但在木薯中尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。本研究從木薯葉片克隆獲得MeTPS6基因，其編碼854個(gè)氨基酸，含有TPS家族保守結(jié)構(gòu)域，與楊樹和杞柳TPS基因的親緣關(guān)系較近。

TPS基因在植物不同組織中的表達(dá)量存在明顯差異（丁菲等，2012；魏兵強(qiáng)等，2016），故推測(cè)TPS基因在植物不同組織中發(fā)揮不同的調(diào)控功能，如辣椒CaTPS基因在葉片中的表達(dá)量是根和莖中的5.0～6.0倍（魏兵強(qiáng)等，2016）；香蕉MaTPS基因在球莖、假莖和葉中表達(dá)量較高，在果實(shí)中較低（王安邦等，2016）；茶樹CsTPS基因在花中表達(dá)量最高，根次之，最低是莖、芽、葉和種子，表達(dá)豐度僅為花的13%～41%（丁菲等，2012），因此，TPS；～因表達(dá)呈明顯的組織特異性。本研究也發(fā)現(xiàn)，MeTPS6基因在儲(chǔ)藏根中的表達(dá)量最高，在莖、葉柄和葉片中的表達(dá)量最低，表明MeTPS6基因主要在木薯的儲(chǔ)藏根中發(fā)揮抗脅迫調(diào)控作用。

啟動(dòng)子是基因表達(dá)調(diào)控的重要元件。本研究通過對(duì)MeTPS6基因的啟動(dòng)子序列進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子序列存在大量非生物脅迫相關(guān)元件、激素相關(guān)元件及光響應(yīng)相關(guān)元件，由此推測(cè)MeTPS6基因參與低溫、干旱和光照（遮蔭）脅迫下抗脅迫相關(guān)的調(diào)控。因此，本研究分別對(duì)木薯進(jìn)行干旱、低溫和遮蔭脅迫，并比較分析木薯不同組織中MeTPS6基因的表達(dá)情況，結(jié)果表明，MeTPS6基因表達(dá)受干旱、低溫和遮蔭脅迫誘導(dǎo)，其原因可能是在干旱、低溫等脅迫條件下，植物體內(nèi)會(huì)迅速積累各種小分子化合物（海藻糖、脯氨酸等）以保持細(xì)胞的水含量，同時(shí)細(xì)胞中抵抗氧化損傷的關(guān)鍵酶包括超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶會(huì)被激活（Fu et a1.，2016），故相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)。本研究還發(fā)現(xiàn)多個(gè)TPS同源基因（包括METPS6）和CA瑾因共表達(dá)，間接驗(yàn)證了上述推論。脫落酸是植物響應(yīng)干旱、低溫等非生物脅迫的一種重要的植物激素（Shinozaki，2007）。雖然本研究在MeTPS6基因的啟動(dòng)子區(qū)域發(fā)現(xiàn)脫落酸相關(guān)元件（ABRE），但MeTPS6基因是否通過脫落酸途徑參與木薯抗干旱、低溫等非生物脅迫，及CAT基因是否也參與相關(guān)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚不清楚，均有待深入研究。

4結(jié)論

MeTPS6基因主要在木薯的根（特別是儲(chǔ)藏根）中表達(dá)，并從轉(zhuǎn)錄水平參與干旱、低溫和遮蔭脅迫響應(yīng)，可作為候選基因進(jìn)一步研究其在木薯抗逆中的功能。

（責(zé)任編輯陳燕）