Basic HTML Version
分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1297
-
1304
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1297
-
1304
http://mpb.5th.sophiapublisher.com
1300
cDNA
文库中分离出一种
R2R3
-类型
MYB
基因，其
主要在块根表达
(Mano et al., 2007)
。
IbMYB1
基因的
瞬间和稳定性表达导致花青素色素沉着于甘薯各
种组织
(Mano et al., 2007)
。这些结果表明，
IbMYB1
基因控制甘薯块根中紫色色素积累。
WRKY
转录因子是植物转录调控因子家族成
员之一，参与植物各种生理活动，但最引人注目的
是对各种不同生物和非生物胁迫的应激反应。第一
个
WRKY
基因
(
IbSPF1
)
最初是从甘薯中克隆出来的
(Ishiguro and Nakamura, 1994)
。这个基因编码一种
DNA
结合蛋白—
SPF1
，而
SPF1
则可以结合到甘薯块
根贮藏蛋白和
β
-淀粉酶基因
5
'
-端上游的
SP8a
(ACTGTGTA)
和
SP8b (TACTATT)
序列，对基因表达
有调控作用
(Ishiguro and Nakamura, 1994)
。到目前为
止，这一迅速发展的植物研究领域已取得许多重
大的研究成果。虽然
SPF1
是
WRKY
家族中第一个
被人们发现的成员，但是十多年来其功能一直未
被系统研究。
3
抗病基因
植物抗病基因
(R
基因
)
编码的蛋白质对病原菌
专化性识别并激发抗病反应。自
1992
年以来，已从
不同植物中克隆到至少
40
个
R
基因，分别抗细菌、真
菌、病毒和线虫等不同的病原物。根据其蛋白结构及
其在细胞中的位置，
R
基因大致可分为五类，主要包
括毒素还原酶类抗病基因、
NBS-LRR
类抗病基因、蛋
白激酶
(PK)
类抗病基因、
LRR-TM
类抗病基因和
LRR-TM-PK
类抗病基因等。根据己克隆植物抗病基
因的保守结构域设计简并引物，陈观水等
(
陈观水等
,
2006)
和王钰等
(
王钰等
, 2008)
分别从甘薯基因组
DNA
中分离出
15
条和
342
条抗病基因类似物
(RGAs)
。其中
15
条
RGA
之间核苷酸序列间的相似性
系数介于
41.2
%
至
99.4
%
之间
(
陈观水等
, 2006)
。
342
条
RGA
与已知的
L6
，
N
和
RGC1
等具有高度同源性
(
王钰等
, 2008)
。同时对分离的
RGAs
核苷酸和氨基
酸序列进行系统发育树分析，表明甘薯
RGAs
可分
为
TIR (Drosophila Toll or human inter1eukin receptor
like)
和
nonTIR
两类
(
陈观水等
, 2006;
王钰等
,
2008)
。这些结果表明，从甘薯中分离得到的
RGAs
可能具有相同的起源和进化机制，
RGAs
分子克隆
技术将为甘薯抗病分子育种提供一个新途径。
肌醇及其衍生物作为一种重要的渗透保护物
质，不仅是植物细胞中磷元素的主要贮存形式，而
且在信号转导、保护植物免受外部逆境伤害、激素
贮存与运输、细胞壁生物合成等方面都起到十分重
要的作用。肌醇-
1
-磷酸合成酶类蛋白基因
(MIPS)
催化
G
-
6
-
P
形成
1
-磷酸肌醇，是所有真核生物中肌
醇生物合成的限速步骤。在前几年研究中，人们采
用
RT-PCR
技术克隆了甘薯肌醇-
1
-磷酸合酶基因的
cDNA
编码区，命名为
IbMIPS
-
1
(
翟红和刘庆昌
,
2009)
。实时定量
RT-PCR
分析结果表明，茎线虫侵
染甘薯块根后，
IbMIPS
-
1
基因被诱导表达，并且在
侵染后的第
4
天表达量最高
(
翟红和刘庆昌
, 2009)
。
推测该基因可能参与甘薯抗茎线虫病信号传导，以
诱发甘薯茎线虫病抗性反应。
病程相关非表达子
1
基因
(nonexpressor of patho
enesis-related genes 1)
首先从拟南芥中克隆得到，是
调控植物病害抗性的关键基因。
NPR1
不仅对植物
系统获得抗性
(SAR)
和诱导系统抗性
(ISR)
起核心调
控作用，而且是植物基础抗性和由抗病基因所决定
的植物抗病性的重要调控因子
(
张红志和蔡新忠
,
2005)
。陈观水等采用同源克隆和
cDNA
末端快速扩
增
(RACE)
技术，从甘薯中分离出一个
IbNPR1
(
病程
相关非表达子
1
基因
)
全长
cDNA(
陈观水等
, 2009)
。
推导的氨基酸序列包含有类似拟南芥
NPR1
蛋白中
的
BTB/POZ
和锚蛋白重复氨基酸序列结构域
(
陈观
水等
, 2009)
。聚类分析显示
IbNPR1
与来源于番茄的
NPR1
蛋白关系最近
(
陈观水等
, 2009)
。
IbNPR1
基因
属于低拷贝基因家族，可以在不同组织中得到转
录，并且外源
SA
能提高其表达水平
(
陈观水等
,
2009)
。由此推测，
IbNPR1
可能在甘薯抵御病原物
的侵染中起重要作用。
4
其他特殊防御基因
sporamin
蛋白是甘薯块根中含量最丰富的蛋白
质，约占可溶性蛋白的
60
%
~80
%
。它不仅为幼苗的
萌发提供营养物质
(Hattori et al., 1989)
，而且还具有
强烈的抑制胰蛋白酶活性
(Yeh et al., 1997a)
和昆虫
防御能力
(Yeh et al., 1997b)
。自第一个
sporamin
蛋白
基因从甘薯块根
cDNA
文库中分离以来，至少有
10
个甘薯
sporamin
蛋白基因已经被克隆
(Hattori et al.,
1989; Chen et al., 1997)
。为了揭示
sporamin
蛋白基因对
创伤反应的调控机制，一个大小为
1.25 kb
的
sporamin
蛋白启动子被克隆出来，用来研究创伤诱导的信号转
导
(Wang et al., 2002)
。
sporamin
蛋白启动子在植物地
上部分受伤害时表达。茉莉酸和乙烯有效地激活了
sporamin
启动子，但是水杨酸却起到了负调控的作
用。因此，
sporamin
蛋白基因表达受到植物十八碳