马铃薯(Solanum tuberosum)是世界三大粮食作物之一,但青枯菌(Ralstonia solanacearum)引起的青枯病(bacterial wilt disease)对马铃薯的危害非常严重,成为制约其丰产、稳产、优质的主要影响因素。作为农业系统中最具破坏性的细菌病原体之一的R.solanacearum,具有寄主范围广,致病性强,病理效应持久的特点。研究马铃薯与青枯菌相互作用的分子基础尤其是马铃薯中有关抗病或防卫基因的表达对于解析马铃薯抗青枯病的分子机制等具有重要的意义。E3连接酶可分为单亚基型E3连接酶和多亚基型E3连接酶两类,最大的E3连接酶是多亚基型的Cullin-RING E3泛素连接酶(CRL)复合物,该复合物由支架蛋白Cullin、含有RING结构域的RBX1蛋白、衔接子和底物识别亚基组成,CRL最具有最广泛的特征的是SCF复合物(CRL1),到目前为止,已经表明SCF参与非生物胁迫应答途径。Cullin1(CUL1)是SCF复合物的关键亚基,并充当结构支架以招募其他亚基,从而促进复合体的组装,并且它们可以识别需要降解的目标蛋白。在拟南芥、辣椒、番茄和水稻中,已有研究表明CUL1参与植物激素信号介导的细胞应答,在非生物胁迫下表达上调。本文的Solanum tuberosum Cullin1-like(StCUL1)是典型的CUL1蛋白,然而据我们所知,目前,在马铃薯中对CUL1的研究还尚未报道。采用电子克隆(in silico cloning)结合PCR扩增测序验证的方法,获得StCUL1基因的全长cDNA。利用生物信息分析其一、二、三级结构及其系统发育关系,利用Real-time PCR方法分析用青枯菌和不同外源激素如水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸处理后,StCUL1基因的表达模式,利用荧光原位杂交分别对幼苗的茎和叶进行组织定位,构建StCUL1的荧光蛋白载体,为其亚细胞定位奠定基础,以下是得到的实验结果:(1)利用生物信息学分析序列表明,该基因是含4 234 bp的核苷酸序列,包含一个2 226 bp的开放读码框,编码742个氨基酸。该蛋白位于细胞质和细胞核,亲水性、不稳定蛋白,无信号肽和跨膜结构,其与番茄、辣椒、烟草、矮牵牛的亲缘关系近。StCUL1基因属于SCF复合物中的一个Cullin亚基,推测其参与SCF复合物对激素的信号应答和青枯菌诱导及其后续对寄主造成的缺水胁迫应答。(2)利用Real-time PCR方法鉴定青枯菌和不同外源激素如水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸在不同时间点StCUL1基因在马铃薯中的转录表达特征,结果表明,StCUL1基因不仅受病菌的诱导,而且受外源激素诱导,并产生持续效应。显示其在与病菌互作过程中StCUL1的转录处于一种较复杂的调控网络中。(3)利用荧光原位杂交组织定位分析表明该基因表达具组织特异性,主要在茎、叶组织维管系统的韧皮部表达。(4)成功构建StCUL1荧光蛋白载体,有助于进一步进行该基因表达的亚细胞定位研究。推测StCUL1参与应答胁迫,其青枯菌的诱导表达特征和应答于植物激素的特征有利于在分子水平以及细胞信号转导水平解释马铃薯青枯病的抗性机制,这对于解释早期马铃薯与青枯菌的互作机理乃至为今后青枯病的控制提供新的理论依据。