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分子植物育种
(
网络版
)
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online)
1083
物细胞损伤，最终导致植物生长发育受阻，甚至死
亡
(Mittler et al., 2004)
。谷胱甘肽过氧化物酶
(glutathione peroxidase, GPX)
是广泛存在于生物体
内的一种活性氧清除剂，它可以利用谷胱甘肽
(glutathione, GSH)
清除活性氧来保护植物免受氧化
伤害
(Noctor et al., 2002)
。目前对动物
GPX
的研究比
较多，对植物
GPX
研究相对少一些。近年来人们陆
续从多种植物中分离出
GPX
基因，如柑橘
(Holland
et al., 1993)
、拟南芥
(Sugimoto and Sakamoto, 1997)
、
番茄
(Depège et al., 1998)
等。通过转基因方法过表达
GPX
提高了植物的抗逆性
(Chen et al., 2004; Miao et
al., 2006)
。相反，降低
GPX
的表达使得植物的抗逆
性降低
(Chang et al., 2009)
，说明
GPX
在作物抗逆育
种中具有潜在应用价值。
甘薯近缘野生种中含有非常丰富的抗性基因
资源
(Chappell and Rausher, 2011; Liu et al., 2012;
Meira et al., 2012)
。从野生种中克隆相关基因，不仅
丰富了对这些基因的理论认识，而且可以为甘薯育
种提供优异基因资源。利用野生种培育甘薯新品种
是解决甘薯遗传背景狭窄、育种进程缓慢的策略之
一
(Liu, 2011)
。甘薯种植大部分集中在山区，生长
条件相对恶劣，甘薯抗逆育种显得相对重要。
三浅裂野牵牛
(
Ipomoea trifida
)(
2X
)
是甘薯近缘
野生种，也是甘薯祖先种之一
(Srisuwan et al.,
2006)
。三浅裂野牵牛不仅具有优异的抗性基因资源
(Komiyama et al., 2006)
，而且能够和甘薯栽培种杂
交，产生可育后代
(Orjeda et al., 1991)
，因此三浅裂
野牵牛在甘薯育种中有重要价值。为了分离三浅裂
野牵牛中的抗性基因，本实验室利用
RNA-Seq
研究
三浅裂野牵牛转录组，从拼接结果中获得一条序列
(comp355_c0_seq1)
，经
BLAST
搜索发现这条序列是
GPX
的同源序列。本文根据这条序列设计特异引
物，提取三浅裂野牵牛根、茎、叶、花混合样品总
RNA
，经反转录获取第一链
cDNA
，后经
PCR
扩增
获得了三浅裂野牵牛
GPX
基因的编码区，并做生物
信息学分析，为进一步构建植物表达载体、研究基
因功能提供方便，为培育抗逆甘薯新品种提供基因
资源。
1
结果与分析
1.1 ItGPX
基因克隆与序列分析
从 转 录 组 拼 接 结 果 中 获 得 一 条 序 列
(comp355_c0_seq1)(
图
1)
，经过
BLAST
比对发现这
条序列与甘薯
IbGPX (GenBank
登录号
: JQ906089)
、
杨树
PtGPX (XM_002299500)
、烟草
NtGPX (AB041518)
的核苷酸一致性分别到达
99%
、
80%
和
79%
，氨基
酸一致性分别达到
99%
、
81%
和
78%
。
使用
LaserGene
分析发现这段序列包括一段
510 bp
的开放阅读框
(open reading frame, ORF)(
图
1
灰色部分所示
)
，根据
ORF
两端序列设计特异引物，
使用
RT-PCR
扩增获得大小约为
500 bp
的片段
(
图
2)
。
经测序发现
PCR
所得序列与转录组拼接序列完全一
致，将这段序列命名为
ItGPX
(GenBank
登录号
:
KC961953)
。从
NCBI
获取
18
个物种的
GPX
氨基酸序
列进行进化发育分析，结果显示
ItGPX
与甘薯
IbGPX
关系最近
(
图
3)
。
图
1
ItGPX
cDNA
核苷酸序列和预测编码氨基酸序列
Figure 1 cDNA nucleotide sequence and amino acid residue sequence of
ItGPX