中国农业科学专题|海南大学李海燕教授课题组克隆大豆抗花叶病毒病基因GmRHF1

学术   2024-12-27 17:23   北京  

 作物抗病虫相关基因的挖掘与利用

本专题鉴定及克隆了参与水稻和大豆抗病虫害相关的基因,阐明了其抗病的分子机制,为培育优质、抗病虫的水稻和大豆新品种提供了理论依据和方法指导。

大豆(Glycine max (Linn.) Merr.)富含丰富的营养成分,其中,丰富的蛋白质和油脂已成为人们日常生活中优质植物蛋白和植物油的重要来源。由大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)引起的大豆花叶病毒病是全球范围内最为流行的大豆病毒性病害,在我国各大豆产区常年广泛发生,大豆花叶病毒病侵染大豆后会引起叶片皱缩、花叶、卷曲和叶片坏死等不同危害症状,严重制约着大豆的产量和品质。因此,发掘优异SMV抗病基因并明确其功能,可为通过分子育种手段培育高抗SMV大豆新品种(系)提供重要的基因资源及理论基础。

近期,海南大学热带农林学院/南繁学院(三亚南繁研究院)李海燕教授课题组题为“大豆抗花叶病毒病基因GmRHF1的克隆及功能分析《中国农业科学》2024年第57卷23期正式发表。

首先,该研究从大豆品种徐豆14(高抗SMV)和石山黑豆(高感SMV)中分别克隆GmRHF1,并在代表性抗、感种质资源中分析序列变异的一致性,挖掘基因抗病优异变异。
其次,利用荧光定量PCR分析基因在不同组织的表达量差异及SMV处理下基因的表达量变化趋势;同时,采用病毒诱导的基因瞬时沉默技术验证GmRHF1的抗SMV功能。通过酵母cDNA文库筛选、酵母对点验证和荧光素酶互补试验筛选并验证GmRHF1的互作蛋白。
最后,利用病毒诱导的基因瞬时沉默技术验证GmClpP6的抗SMV功能,明确GmRHF1与GmClpP6互作对大豆抗SMV的生物学意义。
结果显示,GmRHF1具有E3泛素蛋白连接酶家族RING-H2型保守结构域,属于典型的RING-H2 finger家族成员。序列变异分析发现GmRHF1具有一个自然存在的非同义突变,可能与SMV抗感性相关。

GmRHF1氨基酸序列分析

GmRHF1的序列变异分析

荧光定量PCR显示,病毒诱导后,GmRHF1在抗病材料中的表达量水平显著高于感病大豆。
GmRHF1的表达模式分析
病毒诱导的基因沉默试验显示,有效沉默GmRHF1大豆的叶片降低了大豆对SMV的抗病性,说明GmRHF1具有抗SMV功能。
GmRHF1的抗SMV功能分析
通过酵母cDNA文库,筛选到30个GmRHF1的潜在互作蛋白,利用酵母对点验证和荧光素酶互补试验,证实GmRHF1与GmClpP6间的互作关系。同时,病毒诱导的基因瞬时沉默试验表明,在有效沉默GmClpP6的植株叶片中,大豆对SMV的抗病性减弱。

GmRHF1与GmClpP6的互作验证

GmClpP6的抗SMV功能分析
综上,大豆GmRHF1在编码区序列中存在的非同义突变可能与SMV抗感性相关;GmRHF1可与GmClpP6发生相互作用。GmRHF1在SMV抗性反应中具有重要作用。

海南大学南繁学院李海燕教授青年教师井妍为该研究的共同通信作者,硕士研究生冯雯蜜为该文第一作者。

该研究获得国家自然科学基金(32301921,32171937)、海南省自然科学基金(323RC413)、三亚“崖州湾”菁英人才科技专项(SCKJ-JYRC-2023-17)、海南省研究生创新科研课题(Qhys2023-241)的资助。


论文链接:
大豆抗花叶病毒病基因GmRHF1的克隆及功能分析

引用本文:

冯雯蜜, 周芳雪, 于哲, 牟可欣, 井妍, 李海燕. 大豆抗花叶病毒病基因GmRHF1的克隆及功能分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(23): 4632-4643.

FENG WenMi, ZHOU FangXue, YU Zhe, MOU KeXin, JING Yan, LI HaiYan. Cloning and Functional Analysis of GmRHF1 Gene Against Soybean Mosaic Virus[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(23): 4632-4643.


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