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牛存秀等
, 2011,
小麦中
TAXI-
Ⅰ
、
XIP-
Ⅰ
和
TLXI
三类木聚糖酶抑制剂基因检测
,
分子植物育种
Vol.9 No.79 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0079)
1580
XIP
型抑制剂都属多态家族，包含许多结构相近、
抑制特异性相似的亚型。后来发现黑麦、大麦、玉
米等谷物中也存在
TAXI
或
XIP
木聚糖酶抑制剂，推
测它们可能广泛存在于单子叶植物中
(Goesaert et
al., 2004)
。许多研究结果表明木聚糖酶抑制剂能抑
制病原菌木聚糖酶活性而参与植物的防御反应。
TAXI
型木聚糖酶抑制剂属于非糖基蛋白，专
一性作用于细菌和真菌的
GH11
家族木聚糖酶，对
GH10
家族的木聚糖酶没有抑制活性
(Gebruers et al.,
2001)
，目前发现有四种亚型，即
TAXI-I
、
TAXI-II
、
TAXI-III
和
TAXI-IV
。
TAXI-
Ⅰ与胡萝卜细胞外周糖
蛋白、拟南芥及水稻中的多拷贝序列有较高的相似
性，但具不同功能。
TAXI-
Ⅰ
基因的表达受茉莉酸
甲酯的强烈诱导
(Weng et al., 2010)
。
TAXI-
Ⅲ
和
TAXI-
Ⅳ
基因的表达都依赖于病原体和被侵染组织
的特异性，在受损叶片中，
TAXI-
Ⅰ、
TAXI-
Ⅲ
与
TAXI-
Ⅳ
都强烈表达
(Igawa et al., 2004)
。黑麦和大麦
中也存在木聚糖酶抑制剂
SCXI
和
HVXI
基因，与
TAXI-
Ⅰ
序列相似
(Raedschelders, 2005)
。后来许多学
者在不同的小麦品种中克隆出
TAXI
型基因，序列均
有差异。
XIP
型木聚糖酶抑制剂是一种糖基化单体蛋
白，只抑制来自真菌
GH10
和
GH11
家族木聚糖酶
(Juge et al., 2004)
。这种特异性抑制真菌来源木聚糖
酶的特征并不是因为真菌酶具有糖基化
(Brutus et
al., 2004)
。研究发现
XIP-I
具有两个独立的酶结合位
点，分别与
GH10
和
GH11
家族的木聚糖酶相结合，
但有关
XIP
型木聚糖酶抑制剂的抑制特异性迄今还
没有定论。目前发现的有
XIP-I
、
XIP-II
、
XIP-III
、
XIP-R1
、
XIP-R2
等亚型。研究
XIP-
Ⅰ
基因表达时发
现，
XIP-
Ⅰ
基因在白粉病侵染及受损的叶片中显著
表达，被茉莉酸甲酯诱导时表达增强。
XIP-
Ⅰ
基因
的表达与病原体的种类和侵染部位有关。
XIP-
Ⅰ
和
XIP-
Ⅲ
基因序列有
92.2%
的相似性，在功能上
XIP-
Ⅰ
基因起主要作用
(Igawa et al., 2005)
。
Takahashi-Ando
等在六倍体小麦的根中又克隆出多条与
XIP-
Ⅰ型
高相似的基因
XIP-R
，其中
XIP-R1
为主要成员，在
小麦白粉病菌侵染的叶片中表达增强，在赤霉菌感
染的小穗中不表达，推测六倍体小麦有一个大的
XIP
型家族，在特定的组织中仅某些基因表达并参
与防御反应
(Takahashi-Ando et al., 2007)
。
新发现的
TLXI
型抑制剂，其结构与类奇异果甜
蛋白相似，有独特的抑制专一性，以非竞争性抑制
方式抑制
GH11
家族木聚糖酶，同
TAXI
一样
,
也不能
抑制
GH10
家族木聚糖酶，属于慢性紧密结合抑制
剂
(Fierens et al., 2007)
。
前人对
TAXI-
Ⅰ、
XIP-
Ⅰ和
TLXI
抑制剂基因在
小麦中的分布及其与小麦抗病相关性研究较少。本
文选取三对特异引物，采用
PCR
技术检测
260
份小麦
品种中三类木聚糖酶抑制剂基因，探讨
TAXI-
Ⅰ
、
XIP-
Ⅰ
和
TLXI
三类木聚糖酶抑制剂基因在不同小
麦品种中的存在与分布，以期对小麦抗病基因工程
育种做出一定贡献。
1
结果与分析
1.1
XIP-
Ⅰ
、
TAXI-
Ⅰ
、
TLXI
三类木聚糖酶抑制蛋
白基因检测
1.1.1 XIP-
Ⅰ
基因检测
用引物对
XIP-1F1/ XIP-1R1
分别对
260
份供试
育种材料进行
XIP-
Ⅰ
基因克隆，检测结果显示供试
品种中
57%
能扩增出约
939bp
的条带，
43%
的品种
没有扩增出任何条带
(
图
1)
。琼脂糖凝胶电泳显示，
有些品种扩出的条带非常弱，重复几次结果相同，
说明该引物较稳定。
图
1 XIP-1
引物扩增
XIP
-
1
基因
注
: 1:
陕农
138; 2:
西农
889; 3:
科农
181; 4:
郑麦
9694; 5:
项城
986; 6:
漯
9908; 7:
许农
5
号
; 8:
新麦
18; 9:
轮选
01-1;
10:
浚
99-7; 11:
洛麦
21; 12:
豫教
0388; 13:
明天
0420; 14:
新麦
89019; M: Trans2K DNA marker
Figure 1 Amplification of
XIP
-
1
genes by XIP-1 primer
Note: 1: Shan nong 138; 2: Xinong 889; 3: Kenong 181; 4:
Zheng mai9694; 5: Xiangcheng 848; 6: Lei 9908; 7: Xunong 5;
8: Xinmai 18; 9: Lunxuan 01-1; 10: Jun6, 99-7; 11: Luomai 21;
12: Yujiao 0388; 13: Mingtian 0420; 14: Xinmai 89019; M:
Trans2K DNA marker
1.1.2 TAXI-
Ⅰ
基因检测
用引物对
TAXI-5/TAXI-3
分别对
260
份供试小