GhEIN3基因对棉花枯萎病胁迫响应的功能分析

[目的]乙烯(ethylene,ET)不敏感蛋白3(ethylene-insensitive 3,EIN3)/EIN3-like(EIL)家族基因是乙烯通路中的关键基因,参与植物生物胁迫响应.探究其功能可为解析陆地棉对枯萎病菌的响应机理提供依据.[方法]从枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱数据中筛选并从TM-1基因组数据库中鉴定获得EIN3/EIL基因家族的GhEIN3基因,利用生物信息学、实时荧光定量聚合酶链式反应技术和病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术分别分析基因序列、不同处理下的表达特征及GhEIN3基因在棉花抗病过程中的作用.[结果]GhEIN3基因(Genbank登录号:KY744279)开放阅读框为1842 bp,编码的氨基酸序列中含有典型的EIN3蛋白结构域.枯萎病菌胁迫和不同外源激素ET、水杨酸(salicylic acid,SA)和茉莉酸(jasmonic acid,JA)处理后,该基因受枯萎病菌胁迫和ET诱导上调表达,而受SA和JA诱导下调表达;当GhEIN3基因沉默后,对沉默植株进行枯萎病菌接菌试验,结果显示,与对照相比,沉默GhEIN3基因的株系更感病;基因表达量测定结果表明,与对照比较,沉默株系中病程相关基因PR1、PR2、PR4的表达量均下降,乙烯响应因子基因ERF1和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因ACO的表达量下降,而PR5基因的表达量上升.[结论]从陆地棉中鉴定出的EIN3/EIL家族基因GhEIN3能够响应枯萎病菌和外源激素ET、SA、JA诱导,结合枯萎病菌、ET、SA与JA诱导后GhEIN3基因表达情况,以及枯萎病接种试验和VIGS结果认为,GhEIN3基因在棉花抗枯萎病的过程中起积极作用.