细叶百合Catalase基因的克隆及表达分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.012

植物研究 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (5): 756-767.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.012

细叶百合Catalase基因的克隆及表达分析

宋煜¹^,², 林文昊¹^,³, 荆一博¹^,², 董懿¹^,², 金淑梅¹()

^1.东北盐碱植被恢复与重建教育部重点实验室，东北林业大学生命科学学院，哈尔滨 150040
^2.东北林业大学奥林学院，哈尔滨 150040
^3.东北林业大学林学院，哈尔滨 150040

收稿日期:2023-07-12 出版日期:2023-09-20 发布日期:2023-09-05
通讯作者: 金淑梅 E-mail:jinshumei1972@163.com
作者简介:宋煜（2001—），男，本科，主要从事细叶百合抗逆性研究。
基金资助:
东北林业大学大学生创新训练计划项目资助(180602011)

Cloning and Expression Analysis of Catalase Gene in Lilium pumilum

Yu SONG¹^,², Wenhao LIN¹^,³, Yibo JING¹^,², Yi DONG¹^,², Shumei JIN¹()

^1.Key Laboratory of Saline-alkai Vegetation Ecology Restoration，Ministry of Education，College of Life Sciences，Northeast Forestry University，Harbin 150040
^2.Aulin College，Northeast Forestry University，Harbin 150040
^3.College of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040

Received:2023-07-12 Online:2023-09-20 Published:2023-09-05
Contact: Shumei JIN E-mail:jinshumei1972@163.com
About author:SONG Yu（2001—），male，undergraduate student，mainly engaged in the research on the resistance of Lilium pumilum.
Supported by:
Undergraduate Training Programs for Innovations by NEFU(180602011)

摘要/Abstract

摘要：

为探究细叶百合（Lilium pumilum） Catalase（CAT）基因与耐盐碱胁迫的关系，从细叶百合鳞茎中成功克隆出LpCat基因。该基因的ORF区长度为1 479 bp，编码492个氨基酸，对其进行序列比对和系统进化树分析，发现细叶百合Catalase蛋白与通江百合（L. sargentiae）、菠萝（Ananas comosus）、油棕（Elaeis guineensis）等植物的Catalase蛋白亲缘关系较近。构建了pQE-LpCat原核表达载体，以1 mol·L^-1 IPTG为诱导剂进行LpCat蛋白的体外诱导表达与纯化。在添加50 mmol·L^-1 NaHCO₃胁迫下，携带PQE-LpCat蛋白的菌液生长浓度高于对照菌株。在1 mol·L^-1 NaHCO₃、2.5 mol·L^-1 H₂O₂胁迫下过表达LpCAT基因烟草（Nicotiana plumbaginifolia）植株与野生型相比，枯萎程度相对较低。通过净光合速率、气孔导度、胞间CO₂和蒸腾速率，H₂O₂含量，丙二醛（MDA）等生理指标检测说明过表达LpCat基因烟草植株比野生型烟草植株更耐盐碱。

关键词: 细叶百合, Catalase基因, 盐碱逆境

Abstract:

To explore the relationship between the Catalase（CAT） gene and saline-alkali stress tolerance of Lilium pumilum， the CAT gene was successfully cloned from L. pumilum bulb. The length of region ORF was 1 479 bp， encoding 492 amino acids， and sequence alignment and phylogenetic tree analysis were performed， and the Catalase protein of L. pumilum was found to be closely related to the Catalase proteins of L. sargentiae， Ananas comosus， Elaeis guineensis and other plants. The Catalase protein was induced to express， and purified in vitro with 1 mol·L^-1 IPTG as the inducer after constructing prokaryotic expression vector pQE-LpCat. The results showed that the growth concentration of bacteria solution containing PQE-LpCat protein was higher than that of the control strain under the stress of 50 mmol·L^-1 NaHCO₃. Under the stress of 1 mol·L^-1 NaHCO₃ and 2.5 mol·L^-1 H₂O₂， less wilting was observed in plants overexpressing the LpCAT gene compared to wild-type. Determination of the physiological indexes including net photosynthetic rate， stomatal conductance， intercellular CO₂ and transpiration rate， H₂O₂ concentration and contents of malondialdehyde（MDA） showed that tobacco plants overexpressing the LpCat gene were more tolerant to saline and alkali stress than wild-type tobacco plants.

Key words: Lilium pumilum, Catalase gene, saline-alkaline stress

中图分类号:

Q949.71

宋煜, 林文昊, 荆一博, 董懿, 金淑梅. 细叶百合Catalase基因的克隆及表达分析[J]. 植物研究, 2023, 43(5): 756-767.

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图/表 8

图1

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图8

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细叶百合Catalase基因的克隆及表达分析

Cloning and Expression Analysis of Catalase Gene in Lilium pumilum

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