甘蔗ScCRT1 基因克隆及其应答SCMV 侵染分子机制的研究

张 海 程光远 杨宗桃 王 彤 刘淑娴 商贺阳 赵 贺 徐景升

福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心 / 农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室 / 教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室, 福建福州 350002

钙网蛋白(calreticulin, CRT)在真核生物中高度保守并广泛表达[1-4], 主要定位于内质网(endoplasmic reticulum, ER)和胞间连丝(plasmodesmata, PD), CRT是内质网中主要的Ca2+结合蛋白, 具有分子伴侣功能[5-8]。Ca2+是细胞内重要的第二信使, 在细胞信号转导中具有重要作用[5,9]。因此, CRT 参与调控Ca2+稳态、信号转导、内质网质控(endoplasmic reticulum quality control, ERQC)、生长发育和免疫应答等多种生物学过程[2-4,10-12]。CRT 在哺乳动物中的研究较为深入, 该蛋白除了上述基本生物功能外, 还参与了癌症等疾病的发生[13-14]。植物中CRT 的研究相对滞后[15], 研究表明CRT 广泛应答生物和非生物胁迫,参与干旱、低温、盐胁迫、真菌、细菌、病毒的侵染等逆境胁迫反应[2,4,8,16-21]。

甘蔗(Saccharumspp. hybrid)是我国和世界上最重要的糖料作物和能源作物[22-24]。甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus, SCMV)属于马铃薯Y 病毒科(Potyviridae) Y 病毒属(Potyvirus), 是甘蔗花叶病的主要病原之一, 严重危害甘蔗生产[25-28]。SCMV为单链正义RNA 病毒, 长度约为10 kb, 编码2 个多聚蛋白, 经自身编码的蛋白酶裂解后形成11 个成熟的功能蛋白, 从N 端至C 端分别为P1、HC-Pro、P3、P3N-PIPO、6K1、CI、6K2、VPg、NIa、NIb 和CP蛋白[29-32]。其中, 6K2 蛋白参与病毒的复制、胞内与胞间移动, 在马铃薯Y 病毒属病毒建立系统性侵染过程中起着至关重要的作用[33-37]。

本课题组在前期研究中, 以SCMV 编码的6K2蛋白为诱饵, 从甘蔗品种ROC22 叶片cDNA 酵母文库中筛选到了具有完整开放读码框(open reading frame, ORF)的CRT基因, 其长度为1281 bp。在本研究中, 我们进一步从Badila 叶片中克隆了该基因,命名为ScCRT1。……