[发明专利]茄子E3泛素连接酶基因SmDDA1b及其在提高青枯病抗性的应用

说明书

本发明属于分子生物学技术领域，公开了茄子E3泛素连接酶基因SmDDA1b及其在提高青枯病抗性的应用，本发明利用茄子负调控转录因子SmNAC为诱饵，从cDNA文库中筛选出E3泛素连接酶基因SmDDA1b并进行功能验证，结果表明茄子E3连接酶基因SmDDA1b正调控茄子抗青枯病。本研究以期为茄子抗青枯病的分子机制提供理论参考。

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，更具体地，涉及茄子E3泛素连接酶基因SmDDA1b及其在提高青枯病抗性的应用。

背景技术

茄子(Solanum melongena L.)是茄科(Solanaceae)茄属(Solanum L.)一年生或多年生蔬菜作物，起源于印度及中国西南部地区。是亚洲、地中海、中欧及东南欧各地广泛栽培的夏季蔬菜。茄子营养丰富，具蛋白质、脂肪、碳水化合物及多种微量元素，除此以外，还富含维生素P和龙葵碱，具有保护心脑血管、抗衰老等作用，其果可供蔬食，其根、茎、叶均可入药，叶还可以作麻醉剂。

但茄子易受病害侵袭，尤其是青枯病，可造成茄子品质下降，大量减产。茄子受青枯病病害时，一般减产20％～30％，严重时可达50％～60％。青枯病造成的重大经济损失和难以治理的现状，已严重威胁到茄科植物的生产和发展。研究发现，茄科许多作物的栽培品种不抗青枯病，生产上也没有抗青枯病的茄子品种抗病品种多为半栽培品种或野生种。目前，对茄科青枯病抗病性遗传的报道多样，至今未有定论。

目前已验证的茄子青枯病抗性相关基因较少，茄子抗青枯病涉及多种因子，分子机制较为复杂，仍不明确。Xiao等验证茄子RE-bw基因为抗青枯病重要基因，且能与青枯菌无毒效应子Popp2发生互作。邵欣欣研究发现茄子ERF转录因子SmERF参与抗青枯病过程，并获得茄子抗青枯病的SmERF相关基因SmERF66及SmERF88。李可等通过基因沉默(VIGS)技术验证茄子EDS1基因对抗青枯病具有正调控的作用。同时，Chen等对茄子SmNAC转录因子进行功能鉴定分析得出SmNAC负调控茄子抗青枯病抗性。Qiu等研究表明外施亚精胺(Spd)可显著提高茄子对青枯病的抗性，而R2R3-MYB转录因子SmMYB44能够直接结合亚精胺合成酶基因SPDS的启动子并增强其表达，促进亚精胺的合成。

泛素(Ubiquitin，Ub)最早发现于小牛胸腺当中，是普遍存在于真核生物中的保守低分子量(8.5kDa)蛋白质，由76个氨基酸组成。泛素几乎参与真核生物的所有方面，包括生长发育和免疫调节。泛素/26S蛋白酶体系统(Ubiquitin/26S Proteasome System，UPS)是主导泛素化的保守体系，由泛素、泛素激活酶(E1)、泛素结合酶(E2)、泛素连接酶(E3)和26S蛋白酶体5个基本部分组成，中心成分是泛素分子，泛素通过E1、E2和E3相互作用，与靶蛋白结合，由此改变蛋白质组成而调控真核生物的功能。在泛素系统中，E3连接酶的基因数量相对较高，且在识别底物特异性方面具有重要作用。

不同于E1激活酶和E2结合酶，E3连接酶大量且多样。据现有报道，E3连接酶根据其结构特征域及传递泛素至靶蛋白的作用机制，主要被分为三个家族，HECT E3s，RING E3s，RBR E3s。其中，RING型家族最大，含有一个被称为RING的锌结合结构域或U-box结合域。从结构上看，RING结构域和U-box结构域类似，但U-box结构域主要通过盐桥、离子螯合以及氢键从E2上转移泛素至靶蛋白。而RING结构域主要通过8个氨基酸与锌离子的螯合形成共价键来转移泛素。CRLs(cullin-RING-ligases)是多亚基复合体，也是RING型家族中最大的家族，其主要由cullin蛋白、RING蛋白、底物受体以及Adaptor蛋白组成。cullin蛋白为核心支架，C端锚定RING蛋白，N端与CRL的adaptor互作，Adaptor帮助CRL连接底物受体。泛素化修饰通过构象激活CRLs，更改Cullin-RING接口，与NEDD8的共价连接来进行翻译后修饰，以激活连接酶活性。