大豆烯酰辅酶A还原酶ECR14基因的克隆与功能分析

　　

摘要：

目的 ECR基因是大豆（Glycine max (L.) Merr.）植物表皮蜡质合成途径中的重要基因，研究大豆GmECR14基因的生物学功能，为进一步探索其分子机制提供理论基础，同时为培育优质、耐逆大豆新品种提供参考。 方法 利用PCR技术从大豆品种‘Jack’中克隆得到GmECR14基因，结合生物信息学分析其理化性质、蛋白结构以及系统进化关系，通过RT-qPCR技术分析GmECR14基因在干旱及盐胁迫下的表达模式，利用亚细胞定位确定其蛋白表达的位置，构建植物过表达载体和敲除载体，并通过农杆菌介导的遗传转化将GmECR14基因转入大豆毛状根、拟南芥中，分析验证GmECR14基因功能。 结果 GmECR14基因编码区全长930 bp，编码309个氨基酸，为典型的跨膜蛋白；启动子分析表明，该基因启动子上存在多种逆境胁迫相关顺式作用元件；亚细胞定位显示其蛋白定位于内质网中。系统进化关系表明大豆GmECR14基因与花生（Arachis hypogaea）AhECR蛋白序列亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析表明，GmECR14基因在干旱和盐胁迫下均受到诱导表达。对转基因大豆毛状根表型、蜡质含量及20% PEG 6000、200 mmol/L NaCl胁迫下进行分析，结果表明过表达植株侧根数较对照明显增多，蜡质含量为对照的24%，耐旱、耐盐性显著提高；而敲除植株中侧根数显著减少，蜡质含量与对照无差异，干旱及盐胁迫后阳性株死亡。在拟南芥中异源表达GmECR14基因，过表达植株蜡质含量较对照增加16.4%，且莲座叶的叶绿素浸出率和水分散失速率均明显下降。 结论 GmECR14基因正向调控大豆蜡质合成，提高植株的耐旱性和耐盐性。