木薯枯草桿菌蛋白酶家族鑒定及MeSDD1的功能分析

肖 亮 鮑茹雪 曹 升 陸柳英 尚小紅 曾文丹聶宣紅 嚴(yán)華兵,2,*

(1 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西 南寧 530007；2 亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點實驗室，廣西 南寧 530007；3 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所，海南 海口 571101；4 越南農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 河內(nèi) 12500 越南)

木薯(ManihotesculentaCrantz)是三大薯類作物之一，全球第六大糧食作物，用途廣泛，可食用、飼用和加工成各種工業(yè)產(chǎn)品，如淀粉、酒精等[1]。隨著全球氣候變暖，干旱已經(jīng)成為影響農(nóng)作物產(chǎn)量的主要環(huán)境因子之一[2]。近十年來由于干旱造成的農(nóng)作物減產(chǎn)損失已達(dá)到約300億美元[3]。在木薯主產(chǎn)區(qū)廣西，木薯主要種植在旱坡地上，主要土壤類型為磚紅壤和赤紅壤，土壤條件干旱、貧瘠，干旱是制約木薯產(chǎn)量的重要因素之一[4-5]。因此增強(qiáng)木薯耐旱性具有重要的生物學(xué)及經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。

SBT基因家族是一類龐大的家族，例如其在小立碗蘚(Physcomitrellapatens)基因組中有23個成員，在擬南芥(Arabidopsisthaliana)中有56個成員[6-7]，在水稻(Oryzasativa)中有63個成員[8]，在楊樹(Populustrichocarpa)中有90個成員[9]，在葡萄(Vitisvinifera)中有80個成員[9]，在番茄(Solanumlycopersicum)中有15個成員[10]。大量研究表明枯草桿菌蛋白酶(subtilase, SBT)參與植物非生物脅迫反應(yīng)。擬南芥基因組中SBT基因SDD1(stomataldensityanddistribution1)通過影響氣孔密度調(diào)節(jié)擬南芥植株的抗旱性[11]，后續(xù)研究結(jié)果表明該基因在氣孔前體細(xì)胞中高表達(dá)，并通過產(chǎn)生信號物配體，激活細(xì)胞膜上的激酶蛋白，進(jìn)而控制細(xì)胞線性發(fā)育并導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞形成[12-13]。研究表明，板藍(lán)根(Isatisindigotica)的IiSDD1受干旱和脫落酸處理后下調(diào)表達(dá)[14]。在玉米(Zeamay)中過表達(dá)ZmSDD1后轉(zhuǎn)基因植株的氣孔數(shù)目下降30%，干旱脅迫后過表達(dá)ZmSDD1植株存活率相比于野生型大幅度提高[15]。……