Page 153 - 《广西植物》2025年第10期

１０ 期 杜明阳等: 蒿叶猪毛菜 ＳａＧＰＡＴ１ 基因克隆与表达分析 １ ８ ８ ３

ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ
ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｃｌｏｎｅｄ ＳａＧＰＡＴ１ ｇｅｎｅ ｃＤＮＡ ｗａｓ １ ６４８ ｂｐ ｉｎ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｎｃｏｄｅｄ ａ ｐｒｏｔｅｉｎ ｏｆ ５３２ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ. Ｔｈｉｓ
ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄｏｐｌａｓｍｉｃ ｒｅｔｉｃｕｌｕｍꎬ ｗａｓ ｓｔａｂｌｅꎬ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ α ｈｅｌｉｘ ａｎｄ ｒａｎｄｏｍ ｃｏｉｌꎬ ａｎｄ
ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＧＰＡＴ ｆａｍｉｌｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｉｔ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ａ ＰｌｓＣ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｏｍａｉｎ. (２) Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ＳａＧＰＡＴ１ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｏｓｅ ｉｎ Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉｕｍ ｑｕｉｎｏａ ａｎｄ Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ ａｎｄ ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｃｌａｄｅ ａｓ ＡｔＧＰＡＴ２ ａｎｄ ＡｔＧＰＡＴ３ ｉｎ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ. (３) Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳａＧＰＡＴ１ ｐｒｏｍｏｔｅｒ
ｒｅｖｅａｌｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｃｉｓ￣ａｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈꎬ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ. (４) ｑＲＴ￣ＰＣＲ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳａＧＰＡＴ１ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｓｓｕｅｓꎬ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ｌｅａｖｅｓꎬ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ
ｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ. Ｕｎｄｅｒ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｔｈｅ ＳａＧＰＡＴ１ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｕｐｒｅｇｕｌａｔｅｄꎬ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ. Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬ ｉｔ ｉｓ ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｚｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳａＧＰＡＴ１ ｇｅｎｅ ｍｉｇｈｔ ｂｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ
ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｎ Ｓａｌｓｏｌａ ａｂｒｏｔａｎｏｉｄｅｓ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｃｌａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｇｅｎｅ’ｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｄｒｏｕｇｈｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ ｍｏｄｅｌ ｐｌａｎｔｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｓａｌｓｏｌａ ａｂｒｏｔａｎｏｉｄｅｓꎬ ｇｌｙｃｅｒｏｌ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｃｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅꎬ ｇｅｎｅ ｃｌｏｎｉｎｇꎬ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ

脂质作为植物细胞的一种重要组成成分ꎬ通 油分ꎬ并能促进烟草植株生长及种子发芽( Ｚｈｏｕ ｅｔ
常由多种脂肪酸及其衍生物组成ꎬ如膜脂、贮存 ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎻ旱胁迫下ꎬ花生 ＡｈＧＰＡＴ１、ＡｈＧＰＡＴ６ 和
脂、鞘脂、孕烯醇酮脂等ꎬ具有储存能量、调节细胞 ＡｈＧＰＡＴ８ 在根中的表达水平显著升高且植株抗旱
内信号传导、缓解多种胁迫耐性、碳储备及与病原 能 力 有 所 上 升 ( Ｃｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻ Ｓｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
菌互作等功能( 刘俊羽等ꎬ２０２１)ꎮ 甘油￣３￣磷酸酰 ２０２３)ꎻ大麦 ＨｖＧＰＡＴ５ 在旱胁迫下ꎬ其在叶和根中

基 转 移 酶 ( ｇｌｙｃｅｒｏｌ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｃｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅꎬ 的表达量上调( 马健芝等ꎬ２０２５)ꎻ大麦 ＨｖＧＰＡＴ１８
ＧＰＡＴ)是植物细胞膜、种内油脂及表皮蜡质的重 表达水平在旱胁迫时显著上升ꎬ并且 ＨｖＧＰＡＴ１８ 在
要组 分 ( 邹 成 林 等ꎬ ２０２２ )ꎬ 作 为 三 酰 甘 油 拟南芥中过表达可通过提高抗氧化能力来增强植
(ｔｒｉａｃｙｌｇｌｙｃｅｒｏｌꎬ ＴＡＧ) 生物合成的关键作用酶ꎬ主 物在旱、盐胁迫下的耐受力( 杨成兰ꎬ２０２２)ꎮ 综上
要功能为催化并限制膜脂和贮存脂从头合成第一 所述ꎬＧＰＡＴ 基因在响应植物逆境胁迫方面发挥着

步的反 应 速 率 ( Ｘｉｎ ＆ Ｈｅｒｂｕｒｇｅｒꎬ ２０２１)ꎮ 其 中ꎬ 重要作用ꎮ
ＧＰＡＴ 选择性催化 ３￣磷酸甘油醛( ｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ ３￣ 蒿叶猪毛菜( Ｓａｌｓｏｌａ ａｂｒｏｔａｎｏｉｄｅｓ) 属藜科猪毛
ｐｈｏｓｐｈａｔｅꎬＧ３Ｐ)的 ｓｎ￣２ 脂质酰化ꎬ并偏好氧化脂 菜属 Ｃ 植物ꎬ是一种超旱生多汁盐柴类半灌木( 周
３
质酰基ꎬ而脂质酰基主要参与维持植物膜脂的稳 文菲等ꎬ２０１９)ꎬ广泛分布于青藏高原的山坡、山麓
定性及合成角质蜡、角质素等脂质ꎬ在其参与合成 洪积扇及多岩石河滩等地ꎬ是青藏高原地区荒漠

的这些脂质中参与非生物胁迫的信号转导( Ｙａｎｇ 地带的主要优势物种( 牛慧慧等ꎬ２０１９)ꎮ 其主要
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２ꎻ Ｘｉｎ ＆ Ｈｅｒｂｕｒｇｅｒꎬ ２０２１)ꎮ 迄今为止ꎬ 生长于荒漠区及一些极端干旱区ꎬ对恶劣环境有
ＧＰＡＴ 基因已在多种植物中被鉴定、克隆及功能性 良好的适应能力ꎬ在地区抵抗风沙、植被恢复与重
研究ꎮ 模式植物拟南芥(Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ)ＧＰＡＴ 建、水土流失治理等方面发挥着重要作用( 王俊

基因鉴定、分类、功能等研究较为系统ꎬ分为 Ｇｒｏｕｐ 惠ꎬ２０１７)ꎮ 目前ꎬ蒿叶猪毛菜相关研究主要集中
１(ＡＴＳ１)、Ｇｒｏｕｐ ２( ＡｔＧＰＡＴ９)、Ｇｒｏｕｐ ３( ＡｔＧＰＡＴ１ － 于地理分布、形态结构特征及生理生化特征等方
ＡｔＧＰＡＴ８)(Ｏｈｂａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎬ并且在繁殖器官发 面(高松等ꎬ２００９ꎻ郑伟等ꎬ２０２１)ꎬ其抗逆基因相关
育 ( Ｍａｚｕｒｅｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ )、 角 质 合 成 ( Ｙａｎｇ ＆ 研究甚少ꎬ尤其缺乏蒿叶猪毛菜在水分胁迫下抗
Ｂｅｎｎｉｎｇꎬ ２０１８ )、 响 应 非 生 物 胁 迫 ( Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ 旱机制的相关研究ꎮ 尽管上述多个研究揭示了
２０２３)等方面发挥作用ꎻ碱蓬 ＳｓＧＰＡＴ 基因在拟南 ＧＰＡＴ 基因在多种植物非生物胁迫响应等方面的
芥中过表达可显著提高 ＰＧ 不饱和脂肪酸含量ꎬ增 关键作用ꎬ但是对蒿叶猪毛菜 ＧＰＡＴ 基因的认识仍
强其宿主耐盐性( Ｓｕｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎻ紫苏 ＰｆＧＰＡＴ９ 然有限ꎮ 因此ꎬ深入研究蒿叶猪毛菜 ＧＰＡＴ 基因对
在烟草中过表达可通过对油酸( ＯＡꎬＣ１８:１) 和亚 植物生长发育及响应非生物胁迫极为重要ꎮ 本研
麻酸(ＡＬＡꎬＣ１８:３)的底物偏好性来增加叶片的总 究通过对蒿叶猪毛菜 ＳａＧＰＡＴ１ 基因进行 ｃＤＮＡ 克