掌叶半夏凝集素基因PPA2抗蚜功能分析

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.10.022

生物技术通报 ›› 2016, Vol. 32 ›› Issue (10): 180-187.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.10.022

掌叶半夏凝集素基因PPA2抗蚜功能分析

刘玎^{1, 2}, 陈劲^{1, 2}, 刘志¹, 朱生伟²

1. 湖南农业大学生物科学技术学院,长沙 410128;
2. 中国科学院植物研究所植物分子与生理学重点实验室,北京 100093

收稿日期:2016-03-04 出版日期:2016-10-25 发布日期:2016-10-12
作者简介:刘玎,女,硕士研究生,研究方向：植物分子生物学;E-mail：dinger5323@163.com
基金资助:
国家自然科学基金-新疆联合基金项目（U1403284）

Insect Resistance Analysis of an Agglutinin Gene PPA2 Cloned from Pinellia pedatisecta

LIU Ding^{1, 2}, CHEN Jin^{1, 2}, LIU Zhi¹, ZHU Sheng-wei²

1. College of Bioscience and Biotechnology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128;
2. Key laboratory of Plant Molecular Physiology,Insitiute Of Botany,CAS,Beijing 100093

Received:2016-03-04 Published:2016-10-25 Online:2016-10-12

摘要/Abstract

摘要： 掌叶半夏凝集素（Pinellia pedatisecta Agglutinin,PPA）基因属于单子叶甘露糖结合凝集素家族,具有抗虫活性。采用反转录聚合酶链式反应（RT-PCR）技术从掌叶半夏幼叶中克隆到1个新的凝集素基因,命名为PPA2,其开放阅读框长408 bp,编码135个氨基酸,有一个甘露糖保守结合域,包含3个甘露糖专一结合位点。分别构建了由35S启动子和韧皮部特异性启动子AtPP2驱动的植物表达载体,农杆菌介导的叶盘法转化烟草后,经鉴定获得了单拷贝插入高表达量的纯合转基因烟草株系。通过Western-blot分析,将获得的转基因纯合株系按蛋白表达水平分成高、中、低3类并进行抗蚜试验,结果表明这些转基因烟草均具有明显抗蚜效果,35S-PPA2转基因植株平均抑蚜率极高,而3种蛋白表达类型的AtPP2-PPA2转基因植株普遍低于35S启动子驱动下的转基因植株。PPA2可以作为高效抗蚜候选基因,具有重要的应用价值。

关键词: 掌叶半夏凝集素, 基因克隆, 转基因烟草, 抗蚜基因

Abstract: Pinellia pedatisecta Agglutinin（PPA）belonging to mannose-binding lectin muti-family has insect resistant activity. A new gene,named PPA2,encoding a PPA protein was cloned by RT-PCR from young leaves of pinellia pedatisecta. The PPA2 consists of an ORF of 408 bp coding 135 amino acids（14.7 kD）,and contains a mannose conservative domain with three mannose-binding sites. The transgenic tobacco plants mediated by Agrobacterium with leaf disc method were obtained under the control of CaMV 35S promoter and Arabidopsis thaliana phloem promoter AtPP2. A few of homozygotic transgenic plants with single copy insertion and high expression level were indentified in T3 generation,and then these plants were divided into high,middle,and low classes according to the level of expression protein detected by western-blot analysis. The results of aphid bioassay showed that all transgenic plants had obviously insecticidal activity against the tobacco aphids（Myzus nicotianae）,and the CaMV 35S-PPA2 transgenic plants had the highest insecticidal activity,while the aphid inhibition was much lower in AtPP2-PPA2 transgenic plants than in CaMV 35S-PPA2 ones. These findings suggest that PPA2 is a suitable candidate gene for high efficient aphid resistance and has important application prospect.

Key words: Pinellia pedatisecta Agglutinin（PPA）, gene cloning, transgenic tobacco, aphid-resistant gene

刘玎, 陈劲, 刘志, 朱生伟. 掌叶半夏凝集素基因PPA2抗蚜功能分析[J]. 生物技术通报, 2016, 32(10): 180-187.

LIU Ding, CHEN Jin, LIU Zhi, ZHU Sheng-wei. Insect Resistance Analysis of an Agglutinin Gene PPA2 Cloned from Pinellia pedatisecta[J]. Biotechnology Bulletin, 2016, 32(10): 180-187.

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