小麦TaARF基因家族鉴定及其在赤霉病抗性中的作用研究

《BMC Plant Biology》：Genome-wide identification of the ADP-ribosylation factor family in wheat and functional characterization of TaARFB1b-A in wheat resistance to fusarium head blight

　　

摘要

背景

ADP-核糖化因子（ARFs）是真核生物中高度保守的一类GTP结合蛋白家族，参与调控囊泡转运和细胞信号转导。尽管ARF家族蛋白已被证明参与植物生长、发育和应激反应，但其在六倍体小麦（Triticum aestivum L.）赤霉病（FHB）抗性中的作用在很大程度上仍不清楚。

结果

本研究系统地鉴定出小麦基因组中的58个ARF家族成员。系统发育分析将这些成员分为三个亚组：真正的ARFs、类ARF和SARs。顺式调控元件分析揭示，TaARF家族基因的启动子区域存在大量与光响应、生长发育、非生物胁迫和生物胁迫相关的元件。由三个同源基因组成的三元基因TaARFB1bs（TaARFB1b-A、TaARFB1b-B和TaARFB1b-D）在响应禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）和两种病原体相关分子模式（flg22和壳聚糖）时持续上调。亚细胞定位实验表明，TaARFB1b-A、TaARFB1b-B和TaARFB1b-D蛋白定位于质膜、细胞质和细胞核。利用病毒诱导基因沉默系统在水稻品种石麦4185中同时沉默TaARFB1bs，显著降低了赤霉病（FHB）抗性。相反，利用病毒介导的过表达系统在石麦4185中过表达TaARFB1b-A，显著增强了赤霉病（FHB）抗性。

结论

本研究为进一步解析TaARF基因家族在小麦赤霉病抗性中的生物学功能提供了理论见解和候选基因资源。