异源过表达蒺藜苜蓿MtATG7基因促进拟南芥抵抗碳氮饥饿胁迫

Heterologous overexpression of MtATG7 gene from Medicago truncatula promotes resistance to carbon and nitrogen starvation in Arabidopsis thaliana

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摘要[目的]真核生物通过保守的自噬途径降解错误折叠的蛋白质或受损细胞器,实现对营养物质的循环再利用.本文旨在解析苜蓿自噬基因在植物应对营养胁迫中发挥的功能,为指导苜蓿的选育和改良提供参考.[方法]以自噬途径的关键限速基因ATG7(Autophagy-related gene 7)为切入点,分析ATG7 氨基酸序列在不同植物中的相似性.利用蒺藜苜蓿Medicago truncatula的MtATG7 基因过表达载体转化拟南芥植株,获得异源过表达植株 35S::MtATG7 和互补拟南芥突变体的atg7/35S::MtATG7 植株,并对其抗胁迫表型和自噬活性进行分析.[结果]在碳饥饿条件下,atg7/35S::MtATG7 能够挽救atg7 突变体叶片早衰的表型;恢复到正常生长条件以后,35S::MtATG7 和atg7/35S::MtATG7 植株存活率和野生型相比都显著提高.GFP-ATG8e的剪切试验表明,atg7/35S::MtATG7 能够恢复atg7 突变体的自噬降解活性.在氮饥饿条件下过表达MtATG7 同样能够减缓拟南芥叶片的衰老速度.[结论]异源过表达MtATG7 能增强拟南芥碳氮饥饿抗性的生物学功能,本研究为进一步利用MtATG7基因改良苜蓿农艺性状提供了理论依据.