西葫芦过氧化物酶基因POD1的分离及表达分析

【作者】 黄丽芳； 刘建汀； 王彬； 温庆放； 朱海生； 林碧英；

【机构】 福建农林大学园艺学院； 福建省农业科学院作物研究所； 福建省农业科学院蔬菜研究中心；

【摘要】 西葫芦(Cucurbita pepo L.)又称美洲南瓜,具有重要的营养价值和经济价值,是冬春季设施栽培的主要蔬菜之一,但在冬春季设施栽培过程中低温弱光冻害也比较严重。过氧化物酶(Peroxidase,POD)属于重要的氧化还原酶类,能够清除植物细胞内过多的过氧化物,延缓膜脂的过氧化,避免膜系统受到伤害。本研究中采用RNA-seq技术分析了西葫芦低温弱光胁迫前后转录组变化,从转录组数据中筛选得到1条具有差异表达的CpPOD1基因全长序列,并对其序列特征、表达模式及耐胁迫相关性进行了分析,以期为今后西葫芦分子育种研究提供理论依据。材料选取福建省农业科学院作物所瓜类创新团队的‘如玉’西葫芦,选取颗粒饱满种子于育苗盘中播种,植株长到两叶一心,选取植株健壮、无病虫害、株高相近的西葫芦植株,用无菌刀片切取植物组织。共设置2个试验处理:(1)西葫芦不同组织材料:采集西葫芦授粉后28 d的根、茎、叶、花和果实;(2)不同胁迫处理:西葫芦苗期(两叶一心)做低温、弱光和低温弱光双处理。试验组于0、1、3、5和7 d后分别采样,对照组在清洗晾干后,立即采样。每个样品均做3次独立重复采集,用锡箔纸包好,液氮快速冷冻处理,–80℃超低温冰箱保存,用于后续POD活性测定和荧光定量PCR试验。分析结果表明,CpPOD1在西葫芦的根、茎、叶、花和果实中均有表达,在叶片中的表达丰度最高,其次为根和茎,花中表达量最低。在不同的低温弱光处理后CpPOD1含量均明显上升。正常情况下,西葫芦叶片中的CpPOD1的表达丰度较低,随处理天数的增加,叶片内的CpPOD1的表达量相对于对照组上调表达,并且不同的低温弱光胁迫处理,CpPOD1的表达量变化各不相同,但是都在第5天达到峰值,7 d时变化减缓,较5 d有小幅度的下降。其中弱光处理的CpPOD1表达量升高最多,其次是低温、低温弱光双处理。西葫芦POD酶活性也随着西葫芦低温弱光的处理显著增加,其总体变化趋势和CpPOD1的表达大体一致。综上所述,CpPOD1在经过低温弱光处理的西葫芦上的相对表达水平均高于不经过处理的。单个弱光处理的西葫芦CpPOD1表达高于低温弱光双处理。低温弱光处理后的POD活性可以作为抗性指标。在达到临界温度前,POD酶的保护机制一直在发挥作用。更多还原