非洲菊PR-1基因的克隆與表達(dá)分析

李乾玉 王秀美 倪珊珊 王樂 張舒婷 夏朝水 葉煒 陳裕坤 賴鐘雄

摘? 要：以非洲菊‘G088為材料，基于本研究所測(cè)序得到的非洲菊轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（SRA： SRR9937065）的基礎(chǔ)上，采用RT-PCR技術(shù)克隆獲得2個(gè)病程相關(guān)蛋白1（PR-1）基因，分別命名為GjPR-1-like1和GjPR-1-like2（GenBank登錄號(hào)：MW057342和MW057343），GjPR-1-like1和GjPR-1-like2編碼序列長(zhǎng)度分別為534 bp和489 bp，可編碼177和162個(gè)氨基酸。生物信息學(xué)分析表明，GjPR-1-like1屬于堿性不穩(wěn)定性蛋白，GjPR-1-like2屬于弱酸性穩(wěn)定蛋白;它們編碼的蛋白質(zhì)均含有CAP_PR-1和CAP superfamily保守結(jié)構(gòu)域，屬于富含半胱氨酸超家族蛋白，含有信號(hào)肽、跨膜結(jié)構(gòu)和磷酸化位點(diǎn);亞細(xì)胞定位表明均位于液泡中。PR-1基因在不同組織（葉、葉柄和根）、不同激素與逆境（SA、MeJA、ABA、NaCl）以及根腐病病原菌處理非洲菊的表達(dá)模式分析結(jié)果表明，GjPR-1-like1和GjPR-1-like2均在葉片中表達(dá)水平最高，在SA、MeJA、ABA和NaCl脅迫以及根腐病病原菌處理下，均顯著影響GjPR-1-like1和GjPR-1-like2的表達(dá)水平。研究表明，GjPR-1-like1和GjPR-1-like2可能參與調(diào)控非洲菊生長(zhǎng)發(fā)育過程，尤其是葉片的發(fā)育過程;且可能參與了非洲菊生物及非生物脅迫過程，尤其在響應(yīng)非洲菊根腐病的抗病防御過程中發(fā)揮了一定的作用。

關(guān)鍵詞：非洲菊;病程相關(guān)蛋白1;基因克隆;激素;根腐病

中圖分類號(hào)：Q949.783.5????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Cloning and Expression Analysis of PR-1 Genes in Gerbera jamesonii

LI Qianyu1， WANG Xiumei1， NI Shanshan1， WANG Le1， ZHANG Shuting1， XIA Chaoshui2， YE Wei2， CHEN Yukun1*， LAI Zhongxiong1*

1. Institute of Horticultural Biotechnology， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China; 2. Sanming Academy of Agricultural Sciences， Sanming， Fujian 365000， China

Abstract： In this study， based on the transcriptome database of Gerbera jamesonii （SRA： SRR9937065）， we successfully cloned two PR-1 genes， named as GjPR-1-like1 and GjPR-1-like2 （GenBank accession number： MW057342 and MW057343）， from G. jamesonii cv.‘G088 using the RT-PCR method. The coding sequence of GjPR-1-like1 and GjPR-1-like2 was 534 bp and 489 bp， encoding 177 and 162 amino acids. Bioinformatics analysis indicated that GjPR-1-like1 and GjPR-1-like2 were belonged to the basic unstable protein and acid stable protein; all the two GjPR-1s possessed CAP_PR-1 and CAP superfamily conserved domain， belonged to cysteine-rich secretory super family proteins and contained signal peptide， transmembrane structure and phosphorylation sites; subcellular localization indicated that they both located in the vacuole. The expression patterns of PR-1 in different tissues （including leaf， petiole and root）， and under different adversity stresses （including SA， MeJA， ABA， NaCl treatments） and Phytophthora cryptogea treatments in Gerbera transplant seedlings， the results showed that both GjPR-1-like1 and GjPR-1-like2 showed the highest expression level in the leaf. Under stress conditions of SA， MeJA， ABA， NaCl treatments and P. cryptogea treatments， the expression level of GjPR-1-like1 and GjPR-1-like2 were significantly changed. GjPR-1-like1 and GjPR-1-like2 may participate in the regulation of the growth and development process of G. jamesonii particularly in leaf development， and were concerned with biotic stresses and abiotic stresses， especially play a certain role in the process of disease resistance and defense in response to the gerbera P. cryptogea interaction.

Keywords： Gerbera jamesonii; pathogenesis-related protein 1; gene clone; hormone; Phytophthora cryptogea

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.07.006

植物生長(zhǎng)發(fā)育的過程中會(huì)面臨多種病毒、真菌以及外界脅迫的侵襲。為了保護(hù)自己免受侵襲，植物細(xì)胞壁硬化并產(chǎn)生抗菌化合物（植物抗毒素）和抗菌蛋白[1-2]，啟動(dòng)體內(nèi)的防御機(jī)制。植物病程相關(guān)蛋白（pathogenesis-related proteins，PRs）是植物在受病原菌侵染過程中誘導(dǎo)產(chǎn)生的[3]，在植物抗病過程中發(fā)揮重要作用。根據(jù)PRs蛋白家族的類型及特性主要?dú)w納為17個(gè)家族[4-5]，其中PR-1家族是PRs家族中重要的多基因家族，屬于富含半胱氨酸的分泌蛋白、抗原5和病程相關(guān)蛋白1超家族（CAP superfamily）[6]，并且進(jìn)化上高度保守。PR-1基因通常被認(rèn)為是植物抗病性和系統(tǒng)獲得性抗性的標(biāo)志基因[7-8]，能夠參與植物防御病原菌攻擊的過程[9]。某些PR-1蛋白的防御功能通過在轉(zhuǎn)基因植物中過量表達(dá)已得到證實(shí)，如過表達(dá)PR-1會(huì)增強(qiáng)植物對(duì)真菌[10]、卵菌[11]和細(xì)菌[12-13]的抗性，但對(duì)病毒的抗性沒有增加[14]。對(duì)于多基因家族PR-1蛋白的研究表明，并不是所有PR-1基因都能夠表現(xiàn)出一定的抗病性。番茄中與PR-1家族相關(guān)的3種不同的堿性14 kDa蛋白質(zhì)P14a、P14b和P14c在體外和體內(nèi)條件下均顯示出抗真菌活性[15]，而在蘋果中轉(zhuǎn)入PR-1a、PR-1b和PR-1c后，蘋果幼苗并未表現(xiàn)出抗病特性[16]。PR-1蛋白除具有抗病功能以外，在植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育、響應(yīng)激素誘導(dǎo)和非生物逆境脅迫等過程也發(fā)揮著重要作用。例如，PR-1蛋白被證明主要在成花植物衰老的葉子中[17]以及在正在發(fā)育的花的萼片中積累[18]。研究發(fā)現(xiàn)水稻OsPR1a和OsPR1b基因不僅響應(yīng)茉莉酸（JA）、水楊酸（SA）、過氧化氫（H2O2）和稻瘟病菌（Magnapor theoryzae）等的誘導(dǎo)，還能夠響應(yīng)化學(xué)試劑和環(huán)境脅迫的誘導(dǎo)[19-21]。番茄PR-1家族在干旱脅迫下所有成員均上調(diào)表達(dá)，表明SlPR-1基因積極響應(yīng)干旱脅迫并發(fā)揮了一定作用[22]。綜上所述，PR-1基因不僅能增強(qiáng)多種植物的抗病性，還能提高抵御生物或非生物脅迫的能力，具有重要的研究意義。

非洲菊（Gerbera jamesonii）是多年生的草本花卉，屬菊科（Compositae）大丁草屬（Gerbera）。因花朵大、顏色艷麗等特點(diǎn)深受人們喜愛，但是隨著其種植面積的擴(kuò)大和管理粗放，病蟲害問題也日益凸顯。研究表明根腐病是影響非洲菊生長(zhǎng)的重要病害之一[23]，因此，研究非洲菊抗病相關(guān)基因有助于進(jìn)一步解決非洲菊抗病機(jī)理的相關(guān)難題，對(duì)非洲菊根腐病防治策略的選擇有重要意義。本研究以非洲菊‘G088移栽苗為材料，結(jié)合本研究所的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫，對(duì)非洲菊2個(gè)PR-1基因進(jìn)行克隆及生物信息學(xué)分析，采用qRT-PCR技術(shù)檢測(cè)在不同組織、不同激素、不同逆境處理和隱地疫霉菌處理下非洲菊PR-1基因的表達(dá)水平，以期為非洲菊抗病機(jī)制的后續(xù)研究提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

實(shí)驗(yàn)所用‘G088非洲菊移栽苗由福建省三明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院夏朝水提供。非洲菊根腐病病原菌隱地疫霉由本實(shí)驗(yàn)室從非洲菊病株分離鑒定[24]。

非洲菊不同處理試驗(yàn)方法如下：（1）分別取同一株非洲菊根、莖和葉片，備用。（2）水楊酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和脫落酸（ABA）處理：分別使用5 mmol/L的SA、100 μmol/L的MeJA和100 μmol/L的ABA溶液噴施于非洲菊葉片，直至葉片滴水，于處理后0、6、12、24、48、72 h取葉片。（3）鹽脅迫處理：使用200 μmol/L的NaCl溶液一次性澆灌移栽苗，于處理后0、4、8、12、48 h取葉片。（4）根腐病菌接種非洲菊：參考郝向陽等[25]的方法，將非洲菊移栽苗置于隱地疫霉菌液中2 h后移栽，并于處理后0、2、4、6 d取根系。所有處理材料取樣后均置于液氮中，存放于?80 ℃冰箱中備用。

1.2? 方法

1.2.1? 總RNA的提取及cDNA合成? 采用Trizol試劑盒提取非洲菊根、葉柄和葉片的總RNA，使用超微量分光光度計(jì)測(cè)定RNA濃度及吸光值（OD值），以O(shè)D500nm值1.8～2.0為最佳。參照Thermo Scientific RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit試劑盒說明書，反轉(zhuǎn)錄獲得cDNA第一鏈用于PCR擴(kuò)增;參照TransScript All-in-One First-Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR試劑盒說明書反轉(zhuǎn)錄合成不同處理樣品的cDNA用于qRT-PCR反應(yīng)。

1.2.2? 基因克隆? 利用本實(shí)驗(yàn)室非洲菊轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)錄組NT、NR和Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)鍵詞“Pathogenesis-related protein 1”的檢索，獲得2條PR-1基因序列c33369_g1和c40036_g1，并設(shè)計(jì)用于基因PCR擴(kuò)增的引物（表1）。以非洲菊‘G088葉片cDNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系如下：94 ℃預(yù)變性3 min;94 ℃變性30 s，56 ℃退火30 s，72 ℃延伸2 min，共34個(gè)循環(huán);72 ℃延伸10 min。PCR擴(kuò)增獲得目的條帶后，使用Gel/PCR Extraction Kit試劑盒進(jìn)行膠產(chǎn)物回收，pMD18-T載體連接目的片段后轉(zhuǎn)化大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞DH5α的轉(zhuǎn)化，隨后挑選陽性克隆送至北京六合華大基因科技股份有限公司進(jìn)行測(cè)序。

1.2.3? 生物信息學(xué)分析? 使用在線軟件對(duì)克隆的2個(gè)PR-1基因編碼蛋白進(jìn)行基本理化性質(zhì)分析（Expasy，https：//web.expasy.org/protparam/）、保守結(jié)構(gòu)域分析（CDD，https：//www.ncbi.nlm.nih. gov/Structure/cdd/cdd.shtml）、信號(hào)肽預(yù)測(cè)（SignalP 5.0 Server，http：//www.cbs.dtu.dk/ser?vi?ces/SignalP/）、亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)（Plant-mPLoc Server，http：//www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant- multi/#）、跨膜結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（TMpred，http：//www.cbs. dtu.dk/ services/TMHMM/）、磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)（NetPhos 3.1 Sever，http：//www.cbs.dtu.dk/serv?ices/Net?Phos/）蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（SOPMA，https：//npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/secpred_sopma. pl）。通過在線網(wǎng)站NCBI分析2個(gè)非洲菊PR-1基因的氨基酸序列;從TAIR下載擬南芥、萵苣、葡萄等14種物種的PR-1蛋白序列，其次利用在線網(wǎng)站NCBI Blastp比對(duì)并下載與非洲菊PR-1高度同源的12個(gè)不同物種的PR-1蛋白序列，利用MEGA-X軟件，使用鄰近法（Neighbor-joining method）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。

1.2.4? 非洲菊PR-1基因熒光定量表達(dá)分析? 參照郝向陽等[25]的方法，以非洲菊18sRNA為內(nèi)參基因，以克隆獲得的序列設(shè)計(jì)qRT-PCR的上、下游引物（表1），采用羅氏480（Light?Cycler480）儀器進(jìn)行相對(duì)表達(dá)分析。qRT-PCR反應(yīng)體系為20 μL，反應(yīng)程序設(shè)置為：95 ℃預(yù)變性30 s;95 ℃變性10 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，共45個(gè)循環(huán)。每個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)，檢測(cè)不同處理下兩個(gè)PR-1基因在非洲菊中的表達(dá)情況。相對(duì)表達(dá)量用2?CT法計(jì)算得出，并使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、SPSS 24.0軟件的Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析（P<0.05）及Graphpad軟件進(jìn)行繪圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 非洲菊PR-1基因克隆

以非洲菊cDNA為模板，利用設(shè)計(jì)的引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，凝膠電泳結(jié)果顯示（圖1），在500 bp

左右處均有1條清晰的條帶，大小與預(yù)期結(jié)果一致，膠回收、TA克隆、挑取單克隆后進(jìn)行測(cè)序。利用DNAMAN 6軟件，將測(cè)序獲得的2條PR-1基因序列分別與非洲菊轉(zhuǎn)錄組對(duì)應(yīng)的c33369_g1

和c40036_g1基因序列比對(duì)分析，相似度分別達(dá)99.26%和98.98%，CDS長(zhǎng)度分別為534 bp和501 bp，預(yù)測(cè)可分別編碼177和162個(gè)氨基酸（圖2）。利用NCBI Blastn比對(duì)發(fā)現(xiàn)，c33369_g1與大薊PR-1-like相似度最高，達(dá)到80.43%;c40036_g1與萵苣PR-1 type-like的相似度最高，達(dá)到80.90%，將c33369_g1和c40036_g1基因分別命名為GjPR-1-like1和GjPR-1-like2，GenBank登錄號(hào)分別為MW057342、MW057343。利用軟件DANMAN對(duì)擬南芥、水稻、番茄、向日葵和橡膠樹等5種植物PR-1蛋白的氨基酸序列進(jìn)行序列比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)（圖3），盡管不同植物PR-1蛋白的N末端氨基酸序列存在較大差異，但在其C末端氨基酸序列高度保守，均含有標(biāo)志PR-1家族的6個(gè)保守的半胱氨酸，且不同植物PR-1基因的長(zhǎng)度相差不大，進(jìn)一步表明了PR-1基因在進(jìn)化上的保守性。

2.2? 生物信息學(xué)分析

蛋白理化性質(zhì)預(yù)測(cè)分析表明，GjPR-1-like1蛋白分子式為C898H1371N263O239S12，蛋白分子量為20 060.10 Da，原子總數(shù)為2783，不穩(wěn)定系數(shù)53.03，脂肪指數(shù)62.94，等電點(diǎn)為10.15，平均親水系數(shù)為?0.356，屬于堿性不穩(wěn)定性蛋白。GjPR-1-like2蛋白分子式為C785H1176N222O239S10，蛋白分子量為17 867.92 Da，原子總數(shù)為2432，不穩(wěn)定系數(shù)22.86，脂肪指數(shù)71.67，等電點(diǎn)為5.60，平均親水系數(shù)為?0.301，屬于弱酸性穩(wěn)定蛋白。推測(cè)GjPR-1-like1和GjPR-1-like2均屬于親水性蛋白。GjPR-1-like1蛋白的甘氨酸（Gly）含量最高，達(dá)10.2%，其次是精氨酸（Arg）為9.6%;GjPR-1-like2蛋白的甘氨酸（Gly）含量最

高，達(dá)10.2%，其次是精氨酸（Arg），為9.6%。

由表2可知，GjPR-1-like1和GjPR-1-like2蛋白均有信號(hào)肽，GjPR-1-like1的信號(hào)肽序列在第1～26個(gè)氨基酸，GjPR-1-like2的信號(hào)肽序列在第1～23個(gè)氨基酸。蛋白的亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)GjPR-1-like1和GjPR-1-like均定位于液泡。GjPR-1-like1和GjPR-1-like2均有由內(nèi)向外和由外向內(nèi)的跨膜結(jié)構(gòu)。磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)顯示，GjPR-1-like1共有13個(gè)磷酸位點(diǎn)，GjPR-1-like2共有20個(gè)磷酸位點(diǎn)。蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)GjPR-1-like1和GjPR-1-like2的主要組成原件均為α-螺旋、延伸鏈和無規(guī)卷曲。

保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)（圖4），GjPR-1- like1和GjPR-1-like2都包含1個(gè)CAP_PR-1結(jié)構(gòu)域，也包含1個(gè)CAP superfamily結(jié)構(gòu)域，2個(gè)非洲菊PR-1蛋白均屬于富含半胱氨酸超家族蛋白。對(duì)非洲菊GjPR-1-like1和GjPR-1-like2的motif預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，2個(gè)PR-1蛋白質(zhì)含有相同的9個(gè)motif，推測(cè)非洲菊PR-1可能存在功能冗余。

系統(tǒng)進(jìn)化樹結(jié)果顯示（圖5），非洲菊GjPR-1-like1基因編碼的蛋白與擬南芥PR-1-like聚類在一起，GjPR-1-like2基因編碼的蛋白與煙草PRP-1聚類在一起;非洲菊PR-1與擬南芥PR-1親緣關(guān)系更近，而與水稻和玉米2種單子葉植物親緣關(guān)系相對(duì)較遠(yuǎn)，推測(cè)在生物學(xué)功能上有著一定聯(lián)系。

2.3? GjPR-1-like1和GjPR-1-like2基因在不同組織的表達(dá)分析

為明確2個(gè)PR-1基因在非洲菊不同組織的表達(dá)情況，采用熒光定量PCR檢測(cè)基因相對(duì)表達(dá)量。由圖6A分析發(fā)現(xiàn)，在非洲菊不同組織中GjPR-1- like1和GjPR-1-like2的相對(duì)表達(dá)量存在顯著差異。GjPR-1-like1和GjPR-1-like2基因均在葉片中表達(dá)水平最高，葉柄次之，根最少。GjPR-1-like1在葉柄和根的表達(dá)量約為葉片中的70.82%和26.21%，GjPR-1-like2在葉柄和根的表達(dá)量約為葉片中的40.38%和15.29%。

2.4? 非生物脅迫下GjPR-1-like1和GjPR-1-like2的表達(dá)情況

SA處理下（圖6B），GjPR-1-like1和GjPR- 1-like2基因的表達(dá)受SA顯著誘導(dǎo)，總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，且均高于對(duì)照組（0 h）的表達(dá)水平。GjPR-1-like1和GjPR-1-like2于處理后12 h表達(dá)量均達(dá)到峰值，分別約為對(duì)照組的6倍和7.8倍（P<0.05），隨后逐漸降低。

MeJA處理下（圖6C），GjPR-1-like1和GjPR-1-like2基因的表達(dá)均受到促進(jìn)作用，但在響應(yīng)MeJA的時(shí)間上存在差異。GjPR-1-like1于處理后6 h表達(dá)量達(dá)到峰值，約為對(duì)照組的9.5 倍（P<0.05），后逐漸下降，總體呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢(shì)。GjPR-1-like2于處理后12 h表達(dá)量達(dá)到峰值，約為對(duì)照組的5.3倍（P<0.05），總體呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)?？梢?，GjPR-1-like1較GjPR-1-like2響應(yīng)MeJA誘導(dǎo)表達(dá)更迅速。

ABA處理下（圖6D），GjPR-1-like1的表達(dá)受到顯著促進(jìn)，12 h表達(dá)量達(dá)到峰值，約為對(duì)照組的6.6倍（P<0.05）。GjPR-1-like2在6 h時(shí)表達(dá)受抑制，表達(dá)量?jī)H為對(duì)照組的62.86%，表達(dá)水平在處理12 h后開始回升，于24 h表達(dá)量達(dá)到峰值，約為對(duì)照組的5.73倍（P<0.05）。

鹽脅迫條件下（圖6E），GjPR-1-like1在表達(dá)早期受抑制，于處理8 h后回升達(dá)到表達(dá)量峰值，約為對(duì)照組的2.15倍（P<0.05），隨后逐漸降低且24 h和48 h的表達(dá)量均低于對(duì)照組。GjPR-1-like2的表達(dá)總體呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，處理4 h和8 h的表達(dá)量分別為對(duì)照組的1.65倍和1.52倍，之后表達(dá)水平顯著受到抑制作用且均低于對(duì)照組。

2.5? 隱地疫霉處理下GjPR-1-like1和GjPR-1- like2的表達(dá)情況

非洲菊接種根腐病病原菌隱地疫霉不同時(shí)間后，GjPR-1-like1和GjPR-1-like2基因的表達(dá)均受顯著誘導(dǎo)（圖6F），且表達(dá)量均高于對(duì)照組。GjPR-1-like1于處理2 d的表達(dá)量達(dá)到峰值，約為對(duì)照組的14.8倍（P<0.05），GjPR-1-like2于處理4 d的表達(dá)量達(dá)到峰值，約為對(duì)照組的31.5倍（P<0.05），GjPR-1-like1較GjPR-1-like2響應(yīng)隱地疫霉脅迫更迅速。以上結(jié)果說明GjPR-1-like1和GjPR-1-like2參與了非洲菊的抗病反應(yīng)過程。

3? 討論

近年來，PR-1基因已在多種植物中被克隆得到，如小麥[26]、玉米[27]、牡丹[28]、桑樹[29]和白菜[30]等，本研究利用RT-PCR技術(shù)克隆得到2個(gè)非洲菊基因GjPR-1-like1和GjPR-1-like2，可分別編碼177和162個(gè)氨基酸，均含有標(biāo)志PR-1家族的6個(gè)保守的半胱氨酸，且經(jīng)同源性比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，非洲菊GjPR-1-like1和GjPR-1-like2序列與擬南芥、番茄和單子葉植物水稻都高度同源，這些結(jié)果進(jìn)一步表明PR-1基因在不同植物中具有較高的保守性。本研究推測(cè)GjPR-1-like1蛋白為堿性，GjPR-1-like2蛋白為酸性，理論上PR-1家族中的堿性蛋白具有較強(qiáng)的抗真菌活性[5]，如胡椒[31]中等電點(diǎn)約為8.5的堿性PR-1蛋白對(duì)病原體和生物逆境脅迫的抗性顯著增強(qiáng)，而Niderman等[15]的研究表明番茄中的抗病PR-1蛋白是酸性蛋白。因此，不同物種中PR-1蛋白存在功能多樣性，PR-1蛋白的抗病特性不能僅依據(jù)pI值或序列同源性來判斷。

PR-1基因在許多植物的不同組織及不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的表達(dá)情況存在差異。如在水稻正常葉片生長(zhǎng)過程中PR-1家族蛋白分為苗期表達(dá)量最高及最低2種表達(dá)模式[32];在番茄根部和衰老葉片中SlPR-1基因的表達(dá)量相對(duì)較高，在莖、幼葉和成熟葉片中表達(dá)量相對(duì)較低[33]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非洲菊GjPR-1-like1和GjPR-1-like2基因在葉片中表達(dá)量相對(duì)較高。侯麗霞等[34]研究表明的葡萄葉片中VvPR-1表達(dá)量最高。2個(gè)非洲菊PR-1基因表達(dá)的組織特異性，表明其可能參與調(diào)控非洲菊的生長(zhǎng)發(fā)育過程，在非洲菊葉片生長(zhǎng)或免疫防御過程中可能發(fā)揮比較重要的作用。

PR-1是SA信號(hào)傳導(dǎo)途徑的SAR抗病機(jī)制的標(biāo)志基因[35]，該基因不僅能夠響應(yīng)植物激素（SA、JA和ABA等）和鹽等多種非生物脅迫條件，還能夠被病原菌誘導(dǎo)表達(dá)，在植物抗病防御過程中發(fā)揮著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，SA、JA和ABA均能誘導(dǎo)葡萄VvPR-1的表達(dá)，且對(duì)于3種植物激素存在響應(yīng)速度的差異[34];Gao等[36]研究表明小麥PR-1基因能夠積極響應(yīng)乙烯（EH）、脫落酸（ABA）以及茉莉酸甲酯（MeJA）的誘導(dǎo)表達(dá);此外，在費(fèi)爾干豬毛菜研究中也同樣顯示出SfPR1a基因在脫落酸（ABA）、茉莉酸（JAs）、乙烯合成直接前體（ACC）等相關(guān)激素脅迫及鹽處理下能夠被誘導(dǎo)表達(dá)[37]。以上研究結(jié)果均表明PR-1基因參與了植物對(duì)逆境脅迫的應(yīng)答。本研究結(jié)果顯示，在SA、MeJA、ABA和鹽脅迫條件下GjPR-1-like1和GjPR-1-like2確實(shí)能夠積極響應(yīng)表達(dá)，這與許多植物PR-1基因積極響應(yīng)以上非生物脅迫的反應(yīng)一致[38]，推測(cè)PR-1基因可能在不同信號(hào)途徑的復(fù)雜應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)中起到聯(lián)結(jié)作用，但不同植物的PR-1基因響應(yīng)植物激素和脅迫條件的表達(dá)模式存在一定差異，推測(cè)可能與PR基因參與不同調(diào)控機(jī)制有關(guān)。

在植物抗病方面，研究證實(shí)將PR1-a轉(zhuǎn)入煙草能顯著增強(qiáng)煙草對(duì)霜霉病菌和黑脛病菌的抗性[11];將辣椒CaBPR1在煙草中過表達(dá)后能增強(qiáng)煙草對(duì)多種病菌的抵抗能力[12];轉(zhuǎn)入桑樹MuPR1-2基因的擬南芥對(duì)灰霉菌有較強(qiáng)的抗性[29]。本研究中，用根腐病病原菌隱地疫霉接種非洲菊，發(fā)現(xiàn)GjPR-1-like1和GjPR-1-like2均受隱地疫霉顯著誘導(dǎo)，分別在接種2 d和4 d時(shí)的表達(dá)量達(dá)峰值，GjPR-1-like1較GjPR-1-like2響應(yīng)隱地疫霉脅迫更迅速，說明它們均能響應(yīng)根腐病病原菌的誘導(dǎo)表達(dá)，但這2個(gè)基因是否具有抗根腐病的功能，還需進(jìn)一步研究PR-1基因在非洲菊抗根腐病中的作用機(jī)制。

綜合以上研究表明：GjPR-1-like1和GjPR-1- like2基因主要在葉片中表達(dá)，可能參與調(diào)控非洲菊的生長(zhǎng)發(fā)育過程，其還能對(duì)植物激素SA、MeJA和ABA、鹽脅迫和隱地疫霉脅迫作出應(yīng)答，推測(cè)GjPR-1-like1和GjPR-1-like2可能參與了非洲菊生物及非生物脅迫過程，但在非洲菊抗逆抗病反應(yīng)中的具體功能與調(diào)控機(jī)制等需要進(jìn)一步研究，以期為PR-1基因在非洲菊抗病育種研究中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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