[发明专利]小麦磷脂酰肌醇转运蛋白TaSec14基因及其应用

说明书

本发明公开了在感白粉病小麦品种京411中克隆到的一个磷脂酰肌醇转运蛋白基因TaSec14的cDNA序列和氨基酸序列。该基因cDNA全长1546bp，DNA全长2186bp，其开放阅读框为1212 bp，编码403个氨基酸，与二穗短柄草中磷脂酰肌醇转运蛋白PITP3（XP_010236107.1）有80.45%的同源性，含有SEC14保守结构域，命名为TaSec14。接种白粉菌后，TaSec14在京411及其近等基因系BJ‑1中表达趋势一致，表达量均高于抗病小麦品种Brock。利用病毒介导的基因沉默技术敲减京411中的TaSec14基因，降低TaSec14基因的表达能在一定程度上提高感病小麦京411对白粉菌的抗性，TaSec14基因在小麦与白粉菌互作过程中具有调控作用。该发明为小麦抗白粉病机理和抗病育种提供了新的遗传资。

国家自然科学基金项目（编号31071671）天津市科委重点项目（编号17JCZDJC34100）科技支撑项目（编号18YFZCNC01100）。

技术领域

本发明属于农业生物基因工程技术领域，特别涉及栽培小麦京411中磷脂酰肌醇转运蛋白基因TaSec14及其在小麦抗病育种中的应用。

背景技术

小麦（Triticum aestivum L.）是世界上广泛种植的禾本科粮食作物之一，但各种病虫害的发生严重影响了小麦的产量，其中由布氏白粉菌（Blumeria graminis f. sp.tritici）引起的小麦白粉病是危害严重的病害之一（高红云等，2015； Morgounov et al.,2012）。

Sec14p是一种广泛存在于真核生物中的磷脂酰肌醇转运蛋白（Phosphatidylinositol transfer proteins，PITPs）(毛花英等，2019)，最早在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中被发现，主要参与磷脂代谢和形成高尔基体分泌囊泡等过程（Bankaitis et al., 1989, 1990）。最近发现，Sec14基因家族在植物响应逆境胁迫中发挥了重要的作用，Wang等(2016)在拟南芥中过表达玉米Sec14p基因发现，转基因拟南芥的根长变短、种子萌发率下降，并且脯氨酸的积累减少，抗氧化酶活性下降，这一系列变化最终提高了转基因拟南芥对低温胁迫的耐受性。Kieł等在抗旱大麦中发现，HvSec14p蛋白能与大多数磷脂酰肌醇结合，且在渗透胁迫下转录水平明显增加。认为该蛋白可能通过参与细胞内磷脂酰肌醇的合成，增强抗旱大麦细胞膜的渗透能力(2016)。毛花英等在甘蔗中克隆了Sec14基因，发现在聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG）、盐、CaCl2和水杨酸（Salicylic acid，SA）胁迫下ScSec14基因表达均上调，推测ScSec14可能参与了Ca2+和SA介导的信号通路从而响应逆境胁迫。苏世超等发现TaSec14p-5基因在小麦孕穗期的不同组织中组成型表达，并受盐、脱落酸（Abscisic acid，ABA）、干旱及低温胁迫的诱导(2016)。有关Sec14基因参与植物与病原菌互作的研究仅在烟草（Nicotiana tabacum L.）中有过报导，Kiba等发现烟草被青枯菌（Ralstonia solanacearum）侵染后，NbSec14基因的表达上调，而沉默NbSec14后烟草对青枯菌的抗性降低，推测该基因可能与植物防御反应有关；在随后的研究中Kiba还发现，NbSEC14基因沉默植株中二酰甘油（Diacylglycerol，DAG）、磷脂酸（Phosphatidic acid，PA）的含量下降，磷脂酶C（Phospholipase C，PLC）、磷脂酶D（Phospholipase D，PLD）的活性降低；过表达NbSEC14植株的DAG、PA含量上升，PLC、PLD活性升高，认为NbSEC14蛋白可能通过参与磷脂代谢、调节磷脂酶活性，从而在烟草抗青枯菌的免疫反应中起重要作用（2012）。目前，还未发现关于Sec14基因参与小麦与白粉菌互作过程的报道。