油菜 FBA 基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

为了解果糖-1，6-二磷酸醛缩酶（fructose-1，6-bisphosphate aldolase，FBA）在油菜抗旱中的作用，揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系，为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料，在初花期进行干旱胁迫处理，以正常浇水作为对照；测定叶片光合参数和FBA酶活性，通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析FBA基因的表达量；采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆，并对测序结果进行生物信息学分析；复水后生长至成熟期测定产量，分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明，随着干旱的加剧，油菜叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、产量均下降，FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下，油菜叶片胞间CO2浓度（Ci）显著下降，水分利用率（WUE）上升；极度胁迫下，Ci上升，WUE下降；油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp，ORF（开放阅读框）位于60-1172区域，编码370个氨基酸；蛋白分子量为38.51 KDa，等电点6.92；同源性对比显示，甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成，4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此，干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低，随着胁迫的加剧，降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关，干旱胁迫下，FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。