亚洲棉NCED3基因克隆及其抗旱功能分析

蔡 肖 王海涛 李兴河 甄军波 刘琳琳 刘 迪 迟吉娜 张建宏

(河北省农林科学院棉花研究所/农业农村部黄淮海半干旱棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心，河北 石家庄 050051)

棉花(Gossypiumarboreum)是我国重要的经济作物之一。在全国水资源形势异常严峻的情况下，提高棉花的耐旱能力，利用好我国广大的干旱、半干旱土地，对保持棉花产业可持续发展、保障我国粮食安全具有重要意义[1]。植物抗旱反应涉及多种抗旱机制和信号传导途径，分子机理复杂[2]。研究表明，一些编码保护蛋白的基因(渗透调节和氧化还原相关酶、转运蛋白等)、干旱响应信号分子[钙离子信号、脱落酸(abscisic acid, ABA)信号和蛋白激酶等]和干旱相关转录因子[MYB(V-myb avian myelobastosis viral oncogene homolog)、WRKY、NAC(NAM、ATAF and Cuc)、亮氨酸拉链(basic leucine zipper, bZIP)和乙烯响应因子(ethylene-responsive factor, ERF)等]等通过信号感知、生理反应和逆境相关基因响应及表达调控等一系列细胞和分子信号调节防御机制来提高植物的耐旱能力[3-5]。虽然棉花抗旱相关基因挖掘研究已取得了一定进展[6-8]，但基因数量仍非常有限，因此深入挖掘干旱相关功能基因，并解析其作用机制，对于创制棉花抗旱种质资源具有重要意义。

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxy carotenoid dioxygenase，NCED)是ABA合成过程中的关键限速酶，被证实广泛参与植物生长发育进程及对非生物胁迫的应答[9-11]。植物中NCED基因多以基因家族的形式存在。拟南芥(Arabidopsisthaliana)中共鉴定出5个NCED基因(NCED2、NCED3、NCED5、NCED6和NCED9)[12-13]。随后许多高等植物如水稻(Oryzasativa)[14]、烟草(Nicotianatabacum)[15]、番茄(Solanumlycopersicum)[16]、谷子(Setariaitalica)[17]、苹果(Malusdomestica)[18]、草莓(Fragariavesca)[19]、葡萄(Vitisvinifera)[20]、甘蔗(Saccharum)[21]和毛竹(Phyllostachysedulis)[22]等的NCED基因也受到了研究者们的关注。……