华北农学报

作者：成春华, 陈涛, 张龙, 郭利建, 车卓, 马靖福, 杨德龙

单位：1 干旱生境作物学国家重点实验室, 甘肃 兰州 730070；2 甘肃农业大学 生命科学技术学院, 甘肃 兰州 730070；3 甘肃农业大学 农学院, 甘肃 兰州 730070

关键词：小麦,低温胁迫,转录组分析,γ-谷氨酰环转移酶,<i>TaGGCT18-6A</i>,

基金：甘肃省农业农村厅种业攻关项目(GYGG-2024-2); 甘肃省科技重大专项(22ZD6NA009); 甘肃省科技厅基础研究创新群体项目(24JRRA633); 中央引导地方科技发展资金项目(23ZYQA0322); 甘肃省高校科研创新平台重点培育项目(2024CXPT-01); 甘肃省高等学校产业支撑计划项目(2022CYZC-44); 甘肃省重点研发计划项目(25YFWA020); 甘肃农业大学博士科研启动项目(GAU-KYQD-2020-6)

为解析小麦低温胁迫应答机制并挖掘优异抗寒基因资源,通过转录组测序揭示小麦低温响应的关键调控网络,并对候选基因TaGGCT18-6A进行功能验证。结果表明,4 ℃冷处理诱导小麦幼苗分别产生10 893个(6 h处理)和18 784个(24 h处理)差异表达基因,KEGG富集分析显示,差异基因显著富集于MAPK信号转导及谷胱甘肽代谢等通路。基于谷胱甘肽代谢途径关键基因筛选,克隆获得γ-谷氨酰环转移酶基因TaGGCT18-6A。该基因全长1 772 bp,编码218个氨基酸,其编码蛋白具有典型的GGCT-like超家族结构域及核心结构域ChaC。启动子顺式作用元件分析表明,该基因含低温响应元件(LTR)及脱水响应元件(DRE)等胁迫相关元件;表达模式分析发现,TaGGCT18-6A在4 ℃冷处理下呈持续上调趋势。转基因水稻功能验证表明,过表达株系在-4 ℃低温冻害胁迫下相较野生型对照,OE#1、OE#2和OE#3存活率与生物量显著提高,OE#1和OE#2的株高显著提高,OE#1、OE#2和OE#3相对电导率显著降低。经4 ℃冷处理后,过表达株系渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)积累量较对照显著增加,丙二醛含量降低;SOD、POD和CAT活性显著上升。以上研究表明,TaGGCT18-6A通过调控谷胱甘肽代谢增强抗氧化能力,进而提高植物低温耐受性,为小麦抗寒分子育种提供理论依据和优异基因资源。

来源：2025年第5期

《华北农学报》期刊编辑部

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