ZlPIN1a基因克隆及其在菰黑粉菌侵染诱导菰茎部发育中的表达分析

菰黑粉菌(Ustilago esculenta)侵染菰(Zizania latifolia)植株后可诱导植株茎部膨大发育,顶端生长受到显著抑制,这可能与茎部3-吲哚乙酸(3-indoleacetic acid,IAA)极性运输调控相关.本研究克隆获得了6个茭白'浙茭7号'IAA极性运输输出载体相关基因ZlPINs(Z.latifolia PIN formed),这6个基因均具有PIN(PIN formed)蛋白家族的Mem_trans结构域,其中ZlPIN1a、ZlPIN1b、ZlPIN2及ZlPIN3a均与野生稻(Oryza brachyantha)氨基酸的同源性较高,相似度分别高达96.80％、89.27％、90.52％及82.88％.菰植株组织特异性表达分析发现,6个ZlPINs基因均可在根部高表达(P<0.05);在叶片和叶鞘中表达量较低;ZlPIN1a、ZlPIN1b及ZlPIN4可在茎部表达,其中ZlPIN1a表达量显著高于其他ZlPINs基因(P<0.05),推测ZlPIN1a可能是菰植株茎部IAA极性运输的主要调控基因.ZlPIN1a基因(GenBank No.OM782294)克隆序列全长为1770 bp,编码589个氨基酸,有6个外显子和5个内含子;菰黑粉菌体外侵染表明,菰植株茎部ZlPIN1a基因的表达量受菰黑粉菌侵染的抑制调节(P<0.05),正常茭和灰茭植株的膨大发育初期,茎部表达量均显著低于雄茭植株(P<0.05);茭白肉质茎部膨大发育进程中,正常茭茎部ZlPIN1a的表达量先升高后降低,而灰茭茎部的表达量持续升高,ZlPIN1a表达变化可能与菰黑粉菌侵染诱导的2种茎部膨大发育表型相关.本研究筛选获得了菰植株茎部表达的IAA极性运输相关基因ZlPIN1a,明确了菰黑粉菌侵染对其在茎部表达的抑制调节,探讨了其在肉质茎膨大发育中的表达模式,为菰黑粉菌侵染诱导菰植株茎部膨大发育的调节机制研究提供新的思路.