小麦丝氨酸/苏氨酸激酶对白粉菌和植物激素的分子响应OA
Molecular Response of Wheat Serine/Threonine Kinase to Blumeria graminis f.sp.tritici and Plant Hormones
为阐明小麦丝氨酸/苏氨酸激酶基因(Triticum aestivum serine/threonine kinase,TaSTK)在响应布氏白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)侵染及植物激素处理过程中的表达特征,分别从感病小麦品种豫麦13和抗病小麦品种红蚰麦中克隆TaSTK基因,并对其编码蛋白、表达模式及亚细胞定位进行分析.结果表明,从豫麦13和红蚰麦中均获得了TaSTK基因的全长序列,2个基因序列的相似性为98%,均含有完整的开放阅读框,分别编码476个(GenBank登录号:ADP09024.1)和473个氨基酸残基(GenBank登录号:ADP09025.1).2个TaSTK蛋白均含有典型的丝氨酸/苏氨酸激酶保守结构域.蛋白质结构分析显示,豫麦13 TaSTK蛋白在二级结构上比红蚰麦TaSTK蛋白多了一个β-折叠和一个α-螺旋,导致二者三级结构存在差异.实时定量PCR分析表明,豫麦13 TaSTK基因在接种Bgt 96 h后表达量显著下降;而红蚰麦与不同Bgt菌株的互作组合中,TaSTK基因表达量在接种24 h后均达到峰值,且在亲和组合(红蚰麦/BgtZZ)中的相对表达量高于非亲和组合(红蚰麦/BgtGY).进一步利用植物激素水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯和脱落酸处理红蚰麦,TaSTK基因表达量在水杨酸处理6h后达到峰值,为处理0h的2.61倍;在茉莉酸甲酯、乙烯处理后0.5 h达到峰值,分别为处理0h的6.16、4.81倍;在脱落酸处理0.5、24 h出现2个峰值,分别为处理0h的7.54倍和13.29倍.瞬时表达分析显示,红蚰麦中TaSTK蛋白定位于质膜上.综上所述,TaSTK基因参与小麦与白粉菌的互作和植物激素信号途径的应答反应.
To elucidate the response characteristics of the wheat serine/threonine kinase gene(TaSTK)to Blumeria graminis f.sp.tritici(Bgt)infection and exogenous plant hormone treatments,TaSTK genes were cloned from the susceptible wheat cultivar Yumai 13 and resistant wheat cultivar Hongyoumai,respectively,followed by analyses of their encoded proteins,expression patterns and subcellular localization.The full-length sequences of TaSTK from Yumai 13 and Hongyoumai were obtained through homologous cloning,the similarity of the two gene sequences was 98%.Both genes contained complete open reading frames,encoding 476(GenBank accession No.ADP09024.1)and 473(GenBank accession No.ADP09025.1)amino acid residues,respectively.Both proteins possessed typical conserved domains of serine/threonine protein kinases.Protein structural analysis revealed that Yumai 13 TaSTK protein contained one additional β-sheet and one additional α-helix in its secondary structure compared with Hongyoumai TaSTK protein,resulting in different tertiary structures.Real-time quantitative PCR analysis indicated that the expression level of the TaSTK gene in Yumai 13 was significantly decreased at 96 h post inoculation with Bgt.By contrast,TaSTK expression in different Hongyoumai-Bgt interaction combinations peaked at 24 h post inoculation,and was higher in the compatible interaction(Hongyoumai/BgtZZ)than the incompatible one(Hongyoumai/BgtGY).Furthermore,when Hongyoumai was treated with plant hormones,salicylic acid(SA),methyl jasmonate(MeJA),ethylene(ETH),and abscisic acid(ABA),TaSTK expression peaked at 6 h after SA treatment,reaching 2.61-fold of 0 h;expression peaked at 0.5 h after MeJA and ETH treatments,reaching 6.16-fold and 4.81-fold of 0 h,respectively;and showed two peaks at 0.5 h and 24 h after ABA treatment,reaching 7.54-fold and 13.29-fold of 0 h,respectively.Transient expression analysis revealed that TaSTK protein from Hongyoumai was localized to the plasma membrane.These results demonstrate that TaSTK participates in wheat-Bgt interactions and responds to plant hormone signaling pathways.
王俊美;刘露露;刘凯;李亚红;冯超红;石瑞杰;韩自行;杜习军;徐飞
河南省农业科学院 植物保护研究所/农业农村部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室,河南 郑州 450002河南省农业科学院 植物保护研究所/农业农村部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室,河南 郑州 450002河南省植物保护检疫站,河南 郑州 450002河南省农业科学院 植物保护研究所/农业农村部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室,河南 郑州 450002河南省农业科学院 植物保护研究所/农业农村部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室,河南 郑州 450002河南省农业科学院 植物保护研究所/农业农村部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室,河南 郑州 450002河南省农业科学院 植物保护研究所/农业农村部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室,河南 郑州 450002河南省作物分子育种研究院,河南 郑州 450002河南省农业科学院 植物保护研究所/农业农村部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室,河南 郑州 450002
农业科技
小麦小麦白粉菌植物激素丝氨酸/苏氨酸激酶同源克隆表达模式响应机制
WheatBlumeria graminis f.sp.triticiPlant hormoneSerine/threonine kinaseHomologous cloningExpression patternResponse mechanism
《河南农业科学》 2026 (6)
81-91,11
河南省小麦产业技术体系项目(HARS-22-01-G6)河南省农业科学院自主创新项目(2026ZC65)河南省重大科技专项(231100110100)
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