棉花品系Y18在草甘膦胁迫下的epsps基因表达分析研究

5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合成酶(5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate synthase,EPSPS)是植物或微生物体内合成芳香族氨基酸所必需的一个关键酶,但其受广谱性除草剂草甘膦的强烈抑制。通过对草甘膦胁迫下的棉花品系Y18进行研究发现：棉花品系Y18具有两个不同的5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合成酶基因epsps1和epsps2,并且两个基因的编码区与其他植物的epsps基因具有较高的

中国生物工程杂志

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棉花品系 Y 8在草甘膦胁迫下的 e ss 1 p p基因表达分析研究刘东军 张 郭三堆孟志月孙国 王成社张宏纪锐 4 清 杨凌 72 0 2中国农业科学院生物技术研究所 17 0哈尔滨 10 8 ) 5 06北京 10 8 ) 00 1 ( 3黑龙江省农科院作物育种所 ( 1西北农林科技大学农学院

摘要

5烯醇丙酮酰一 .莽草酸一-酸合成酶 (一n ly vl hk t一一hsht snhs,E S S 3磷 5eopr y- ii e p op a y tae P P ) u s ma 3 e

是植物或微生物体内合成芳香族氨基酸所必需的一个关键酶，其受广谱性除草剂草甘膦的强但烈抑制。通过对草甘膦胁迫下的棉花品系 Y 8进行研究发现：花品系 Y 8具有两个不同的 5 l棉 1一烯醇丙酮酰一莽草酸一-酸合成酶基因 e ss 3磷 pp l和 ess,且两个基因的编码区与其他植物的 pp2并

e ss因具有较高的同源性，草甘膦胁迫作用下，花的 e ss因中表达较为稳定，pp2 pp基在棉 pp l基 e ss基因表达量却提高了 18 2 3倍，步认为 e ss因的表达量提高是生物在受到胁迫作用时 .5~ .初 pp基的一种应激反应。

关键词

E ss草甘瞵 ppQ 8 76

应激反应机理

中图分类号

5烯醇丙酮酰莽草酸一一酸合成酶 (一n ly y—一 3磷 5e opmvlsii ae3p op aesnh s,E S S)植物和微生 hkm t一一hs ht v tae P P是

ess因的表达情况进行了分析，现 ess因在 pp基发 pp基转录水平上提高了 8~1 2倍， P P E S S酶含量增加了 3 O~

物中催化莽草酸途径中的一个合成酶，化莽草酸 3催一磷酸 ( 3 )烯醇式丙酮酸 ( E )成 5烯醇丙酮酰 sP与 PP合一莽草酸一一酸 ( P P,而进一步合成生物体内所必 3磷 E S )从需的芳香族氨基酸，草甘膦抑制莽草酸途径中的而 E S S的活性， PP酶阻断莽草酸合成途径，致芳香族氨导基酸衰竭使植物或微生物芳香族氨基酸衰竭而死亡。

4倍。20年

, do等通过对烟草、豆、 0 0 1 Wi l hm大紫

花苜蓿的梯度筛选培养都获得了抗草甘膦细胞株系，表明了在草甘膦胁迫下， P P E S S酶的表达量增加。2 0 03

年，aai u Ppn o等将植物细胞悬浮培养在浓度不断增 k加的草甘膦培养液中，步筛选耐草甘膦的 ess逐 pp基因，现通过提高 E S S酶的 m N发 PP R A含量和酶活性从而产生草甘膦耐性，并指出长时间的草甘膦筛选，能可导致其他新的耐草甘膦机制的产生。 棉花是我国重要的经济作物，甘膦是广泛适用草的优秀广谱性除草剂，究棉花对草甘膦的应激反应研机理对于培育耐草甘膦棉花具有重要意义。本试验从

E S S酶是广谱性除草剂草甘膦的作用靶标而受 PP到广泛关注，18 9 3年 R gr oes等从 E cei i cl shr ha oi中 c

克隆了编码 E SS的 a A基因，后，植物拟南 PP r o随在芥、烟草、胡萝卜等中也克隆了 ess因， pp基并

对其功能进行了验证，现 e ss基因能过量表达，发 pp生

成大量的 E S S来消除草甘膦的抑制作用，究过 PP酶研程中发现 ess因突变体对草甘膦表现较强的耐性， pp基 目前的研究热点也集中于 ess因突变体及耐草 pp基甘膦转基因作物的研究上，而对植物 es s因的表达 pp基

棉花中克隆出 ess因，棉花在受到草甘膦胁迫作 pp基对用下的表达情况进行了分析，旨在研究棉花受草甘膦胁迫后 ess因的表达情况， pp基为培育抗草甘膦棉花提供依据。

研究相对较少。 l8 9 8年， oadr z k H lne— y o等对在 l C t 5 m lL的草甘膦培养下的 C r ai s prr s的 m o/ o dl e e in y s m ve收稿日期：0 8 .2 20￣51修同日期：0 8 6 1 20￣— 6

l材料与方法1 1材料与试剂 .

通讯作者， f信箱：ags0 8 16 C[电 w nc2 0@ 2 .Ol 1

棉花 Y 8品系由中国农业科学院分子设计育种中 1