小麥耐冷相關(guān)基因TaCTR的克隆及其表達(dá)特性分析

劉 煥，楊 卓，張麗麗，鄭 琪，張小紅，閔東紅

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院/生命學(xué)院，旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100； 2.陜西省農(nóng)牧良種場(chǎng)，陜西寶雞 722203)

異三聚體G蛋白(Gα,Gβ/Gγ)偶聯(lián)受體簡(jiǎn)稱G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein coupled receptors,GPCRs)，是數(shù)量最大的一類膜蛋白受體，廣泛存在于動(dòng)物、真菌與植物中[1-3]。近年來在植物中，研究者主要在擬南芥[4-5]、水稻[6]、豌豆[7]、楊樹[8]、大豆[9]、蘋果[10]以及玉米[11]中發(fā)現(xiàn)GPCRs，并對(duì)其功能進(jìn)行了研究。前人研究結(jié)果表明，GPCRs參與植物的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程并影響植物的生長發(fā)育，主要包括調(diào)控ABA信號(hào)通路[12]、參與CK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[13-14]、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白、DNA合成[15]、磷脂酰肌醇[16]、藍(lán)光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[17]以及細(xì)菌信號(hào)交流[18]。GPCRs除了介導(dǎo)植物信號(hào)分子影響植物的生長發(fā)育之外，還參與植物逆境脅迫反應(yīng)。蘋果G蛋白偶聯(lián)受體基因MdGCR1在響應(yīng)植物抗旱脅迫中發(fā)揮重要作用[9]；擬南芥GCR1參與多種生物和非生物脅迫響應(yīng)，在磷酸鹽饑餓響應(yīng)中發(fā)揮作用[19]，并會(huì)影響植物體內(nèi)脅迫基因的表達(dá)[17]；水稻G蛋白偶聯(lián)受體基因OsGPCR1，可以提高植株的耐冷性、耐鹽性以及抗旱性[20]，與其氨基酸序列同源性高達(dá)99.79%的同源基因COLD1，可以明顯的提高水稻的耐冷性[21]。目前，小麥GPCRs的研究主要集中在植株矮化[22]、禾谷鐮刀菌生長發(fā)育、毒性產(chǎn)生以及赤霉病菌致病等方面[23-24]，而對(duì)該類基因能否提高小麥耐冷性尚未見報(bào)道。同時(shí)，關(guān)于小麥G蛋白偶聯(lián)受體的作用機(jī)制亦不清楚，有待進(jìn)一步研究。

作物在生長過程中會(huì)受到生物脅迫和非生物脅迫，其中溫度、干旱以及鹽害等非生物脅迫是影響作物生產(chǎn)最為重要的因素[25]。近年來，由低溫引起的小麥倒春寒頻發(fā)，對(duì)小麥生產(chǎn)造成嚴(yán)重的威脅，已成為小麥產(chǎn)量損失的主要災(zāi)害之一。因此，挖掘小麥耐冷基因，研究小麥耐冷的分子機(jī)制，對(duì)于合理利用小麥耐冷基因，開展小麥耐冷基因工程改良，確保小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有重要現(xiàn)實(shí) 意義。

本研究采用同源克隆的方法得到水稻耐冷基因COLD1的同源基因TaCTR，利用生物信息學(xué)的方法對(duì)基因結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)特性以及進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行初步分析，通過亞細(xì)胞定位技術(shù)對(duì)該基因表達(dá)的蛋白進(jìn)行定位，利用qRT-PCR技術(shù)分析TaCTR在不同處理下的表達(dá)特性以及組織特異性等，以期為探究TaCTR的功能機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試普通小麥品種小偃22、周麥18、西農(nóng)979、13(36)0-7、西農(nóng)626、西農(nóng)611均由本實(shí)驗(yàn)室保存，其中，小偃22是本研究的主要材料，其具有耐冷性突出、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和適應(yīng)性廣等優(yōu)良性狀。

1.2 方法

1.2.1 材料處理

將飽滿的小偃22種子于2017年10月播種于田間，待發(fā)育至拔節(jié)期，選擇發(fā)育正常的植株移栽至室內(nèi)花盆，緩苗一周，待幼穗發(fā)育進(jìn)入藥隔形成期至雌雄蕊分化時(shí)期，將其放入4 ℃春化培養(yǎng)間，分別在4 ℃冷處理0、0.5、1、2、5、8、12和24 h后，取根、莖、葉、幼穗等組織材料。將所取樣品迅速收集于2 mL離心管內(nèi)并置于液氮中，然后保存于-80 ℃冰箱中，用于后續(xù)熒光定量以及基因克隆。小麥拔節(jié)期取其雌雄蕊用于后續(xù)的組織 定量。

1.2.2 總RNA提取及cDNA第一鏈的合成

小麥組織的總RNA提取采用TRNzol Universal總RNA提取法，具體提取步驟參照TRNzol Universal總RNA提取試劑(DP424)(天根，北京)說明書。用1.2%的瓊脂糖凝膠電泳(200 V，10 min)檢測(cè)提取總RNA的完整性，用NanoDropTMOne/OneC 超微量紫外分光光度計(jì)(賽默飛，美國)測(cè)定RNA的濃度和純度。按照反轉(zhuǎn)錄試劑盒FastKing RT Kit(With gDNase)(KR116)(天根，北京)說明書將RNA 反轉(zhuǎn)錄合成cDNA，于-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 小麥TaCTR基因克隆

以水稻COLD1基因的cDNA序列為探針在 NCBI(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)與六倍體小麥進(jìn)行比對(duì)，得到開放閱讀框長度為 1 407 bp的序列，利用Primer 5.0設(shè)計(jì)引物TaCTR-F(5′-CGAGAAGCGAAGGGGGAGA-3′)/ TaCTR-R(5′-AACCCCCTTTGTGAACT GACTTTA-3′)。以小麥幼穗cDNA為模板，利用PrimeSTAR○RHS DNA Polymerase with GC Buffer(R044A)(TaKaRa，日本)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增體系及其操作步驟詳見說明書，其中循環(huán)數(shù)為35，退火溫度為59.5 ℃，延伸時(shí)間為1 min 45 s。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后，利用瓊脂糖凝膠回收試劑盒 (DP219)(天根，北京)純化回收。利用PLB零背景快速連接試劑盒(VT205)(天根，北京)將目的基因連接到載體PLB載體上，轉(zhuǎn)化DH5a感受態(tài)細(xì)胞(天根，北京)，挑取單克隆進(jìn)行陽性檢測(cè)并測(cè)序。引物合成及測(cè)序均在奧科鼎盛生物科技有限公司完成。

1.2.4 生物信息學(xué)分析

以小麥TaCTR的氨基酸序列為探針，在NCBI數(shù)據(jù)庫 BLAST，下載與其相似度>85%的其他物種的同源蛋白序列，用MEGA 7.0構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹；用MEME 5.1.0(http://meme-suite.org/tools/meme )分析氨基酸保守序列，并用evolview-v2(https://evolgenius.info//evolview-v2)整合進(jìn)化樹與氨基酸保守序列；用SwissProt(https://swissmodel.expasy.org/)和ExPASy(https://web.expasy.org/cgi-bin/compute_pi/pi_tool )在線分析TaCTR蛋白的理化性質(zhì)；用SOPMA(https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html )工具預(yù)測(cè)TaCTR蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)；用WoLF PSORT(https://wolfpsort.hgc.jp/)進(jìn)行亞細(xì)胞定位；用TMHMM Server v.2.0 (http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)和NetPhos 3.1 Server(http://www.cbs.dtu.dk/services/NetPhos/)預(yù)測(cè)跨膜結(jié)構(gòu)域和磷酸化位點(diǎn)分析；用SMART(http://smart.embl-hei-delberg.de/)在線分析TaCTR蛋白的功能域。

1.2.5TaCTR基因的亞細(xì)胞定位

對(duì)亞細(xì)胞定位載體pCAMBIA1302-EGFP進(jìn)行BstBI單酶切，酶切產(chǎn)物回收，利用引物TaCTR-GFP-F(5′-CGAGCTCAAGCTTCGAA ATGGGGTGGGGCGTGGTG-3′)/TaCTR-GFP-R(5′-CGTCGACTGCAGAATTCGAAATCAATT GGATGCTT-3′)擴(kuò)增目的基因。按照ClonExpressTMOne Step Cloning Kit試劑盒說明書(諾唯贊，南京)將酶切產(chǎn)物與TaCTR目的片段連接，轉(zhuǎn)化于DH5α感受態(tài)細(xì)胞，挑取單克隆進(jìn)行陽性檢測(cè)并測(cè)序。將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)至農(nóng)桿菌GV3101，挑取單克隆，取1 mL菌液置于50 mL含相應(yīng)抗生素的LB液體培養(yǎng)基中，28 ℃、220 r·min-1振蕩培養(yǎng) 16～18 h，使OD600=1.0； 5 000 r·min-1離心5 min；用懸浮緩沖液分別懸浮pCAMBIA1302-EGFP-TaCTR和pCAMBIA 1302-EGFP菌液沉淀，使OD600=0.6～0.8，室溫靜置3 h，對(duì)生長4周的本氏煙草進(jìn)行全葉片注射； 60 h后制備已注射菌液煙草的原生質(zhì)體，觀察蛋白表達(dá)。

1.2.6TaCTR基因的表達(dá)模式分析

根據(jù)TaCTR基因cDNA序列，避開TaCTR的保守區(qū)，利用Primer 5.0設(shè)計(jì)引物RT-TaCTR-F(5′-CCTCCCCTACTACCACTGCT-3′)/RT-TaCTR-R(5′-CGCCAATCCTACTAA CCAAC-3′)，用于檢測(cè)TaCTR的表達(dá)；以β-Actin(AB181991)為內(nèi)參基因，所用引物為Actin-F(5′-CGATTCAGAGCAGCGTATTGTTG-3′)/Actin-R(5′-AGTTGGTCGGGTCTCTTCTAA ATG-3′)。將反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA模板濃度均稀釋到200 ng·μL-1，利用SuperReal熒光定量預(yù)混試劑彩色版(SYBR Green)(FP215)試劑盒進(jìn)行定量分析，在熒光定量PCR儀(ABI7500)上進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR 反應(yīng)。反應(yīng)體系及程序參見說明書。每個(gè)反應(yīng)3次重復(fù)，采用2-ΔΔCT方法分析TaCTR在不同小麥品種中的表達(dá)、組織表達(dá)特異性以及脅迫和激素處理后的相對(duì)表達(dá)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥耐冷基因TaCTR的克隆結(jié)果

對(duì)4 ℃冷處理小偃22幼穗組織進(jìn)行熒光定量分析發(fā)現(xiàn)，在冷處理5 h內(nèi)，TaCTR基因的表達(dá)量處于上升趨勢(shì)，5 h時(shí)表達(dá)量達(dá)到最大，大約是0 h的11.16倍，存在顯著性差異，之后逐漸下降(圖1)。以冷處理5 h的小偃22幼穗的cDNA為模板，利用引物TaCTR-F/TaCTR-R進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物用1.0%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，得到一個(gè)片段大小為1 407 bp的特異性條帶(圖2)。將目的片段回收后，連接至PLB零背景克隆載體，轉(zhuǎn)化于大腸桿菌后挑取單克隆進(jìn)行菌液檢測(cè)，并對(duì)陽性單克隆進(jìn)行測(cè)序分析。測(cè)序結(jié)果經(jīng)BLAST分析表明，TaCTR分別位于小麥2A、2B和2D染色體上，并且與2D染色體上的序列完全相同。TaCTR基因序列全長2 192 bp，開放閱讀框長1 407 bp，共編碼468個(gè)氨基酸殘基，分子量為53.43 kDa。DNAMAN序列比對(duì)分析(圖3)發(fā)現(xiàn)，TaCTR在2A、2B和2D染色體間具有高度保守性，且功能域相同，三者所編碼的氨基酸序列同源性高達(dá)99.64%，僅在第5、92位存在差異，在第5位(紅色邊框)，2A染色體上對(duì)應(yīng)的為蘇氨酸，2B和2D染色體上為纈氨酸；第92位(藍(lán)色邊框)，2B染色體上對(duì)應(yīng)的為纈氨酸，2A和2D染色體上為亮氨酸。因此，推斷該基因在2A、2B和2D染色體上具有相似的功能，本研究以2D染色體上的基因進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

圖柱上不同小寫字母表示不同脅迫時(shí)間之間存在顯著性差異(P<0.05)。

2.2 TaCTR基因的生物信息學(xué)分析

2.2.1TaCTR基因編碼蛋白的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化分析

蛋白系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果(圖4)表明，單子葉植物與雙子葉植物分別聚為一類，小麥TaCTR蛋白與單子葉植物處于同一進(jìn)化分支，且與粗山羊草的親緣關(guān)系最近，這可能是由于小麥的2D染色體來自于粗山羊草的緣故。分析不同物種間CTR蛋白的氨基酸保守序列發(fā)現(xiàn)，無論雙子葉還是單子葉植物，CTR蛋白均含有motif 1、2、3、4和5，而且這5個(gè)motif的大小和位置接近，這說明TaCTR基因在不同物種間具有較好的保 守性。

M:DL2000；1～3：TaCTR PCR產(chǎn)物。

紅色邊框：第5位氨基酸；藍(lán)色邊框：第92位氨基酸；紅線：GPHR_N功能域；藍(lán)色：ABA_GPCR功能域。

2.2.2TaCTR基因編碼蛋白的理化性質(zhì)及二級(jí)結(jié)構(gòu)分析

TaCTR蛋白分子式為C2488H3886N622O643S21，分子量為53.43 kDa,理論等電點(diǎn)PI為9.23，屬于堿性蛋白。總平均親水性值為 0.462，表明該蛋白屬于疏水性蛋白；不穩(wěn)定系數(shù)為40.54，說明該蛋白為不穩(wěn)定蛋白。通過SOPMA在線預(yù)測(cè)分析TaCTR的二級(jí)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該蛋白主要包括α螺旋(alpha helix)，無規(guī)則卷曲(random coil)、延伸直鏈(extended strand)和β折疊(beta turn)四種結(jié)構(gòu)，其所占比例分別為66.88%、20.09%、 9.62%和3.42%。

2.2.3TaCTR基因編碼蛋白的跨膜區(qū)、結(jié)構(gòu)域及磷酸化位點(diǎn)分析

通過TMHMM Server V.20在線預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)TaCTR蛋白存在9個(gè)跨膜區(qū)，屬于膜蛋白，每個(gè)跨膜區(qū)含20～23個(gè)氨基酸，對(duì)應(yīng)位置分別為6～28 aa、41～63 aa、78～100 aa、113～132 aa、152～174 aa、297～319 aa、347～369 aa、390～409 aa、433～455 aa。通過SMART在線分析，發(fā)現(xiàn)TaCTR蛋白主要包括GPHR_N和ABA_GPCR兩個(gè)功能域，位置分別在143～210 aa和285～458 aa之間，長度為68 bp和174 bp。通過NetPhos 3.1 Server數(shù)據(jù)庫分析，發(fā)現(xiàn)TaCTR蛋白含有16個(gè)絲氨酸、6個(gè)蘇氨酸和1個(gè)酪氨酸磷酸化位點(diǎn)。

2.3 TaCTR蛋白的亞細(xì)胞定位

通過WoLF PSORT對(duì)TaCTR蛋白進(jìn)行定位預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)其主要存在于細(xì)胞膜上。將含有重組載體pCAMBIA 1302-EGFP-TaCTR和空載體pCAMBIA 1302-EGFP的菌液同時(shí)注射煙草，并制備煙草原生質(zhì)體進(jìn)行觀察。結(jié)果(圖5)表明，陽性對(duì)照pCAMBIA 1302-EGFP在細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核均能觀察到熒光信號(hào)，含有目的基因TaCTR的重組載體pCAMBIA 1302-EGFP-TaCTR僅在細(xì)胞膜上具有較強(qiáng)的熒光信號(hào)，進(jìn)一步證明TaCTR編碼的蛋白為膜蛋白。

2.4 TaCTR基因在不同小麥品種中的表達(dá)及組織特異性分析

分別取生長至三葉期的13(36)0-7、西農(nóng)626、西農(nóng)611、小偃22、周麥18、西農(nóng)979的幼苗葉片，對(duì)TaCTR的相對(duì)表達(dá)量進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其相對(duì)表達(dá)量依次分別為1.00、1.56、1.64、3.71、5.19、 1.61， 說明在小偃22和周麥18中TaCTR表達(dá)水平較高，這也進(jìn)一步說明了小偃22具有較好的耐冷性，與多年的田間觀察結(jié)果相吻合。組織特異性表達(dá)水平(表1)顯示，TaCTR基因在小偃22的根、莖、葉、小穗以及雌雄蕊中均有表達(dá)，但在小穗和雌蕊中表達(dá)量較高，這與小麥表達(dá)網(wǎng)站W(wǎng)heat Expression Browser(http://www.wheat-expression.com/)預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

圖4 TaCTR蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹(A)及氨基酸保守基序分析(B)Fig.4 Phylogenetic tree(A) and amino acid conserved motifs(B) analysis of TaCTR protein

Bar=50 μm圖5 TaCTR蛋白亞細(xì)胞定位Fig.5 Subcellular localization of TaCTR

2.5 非生物脅迫及激素處理對(duì)TaCTR基因表達(dá)量的影響

由表2可以看出，在NaCl脅迫處理下，TaCTR的表達(dá)量在0～4 h間隨時(shí)間推移呈上升趨勢(shì)，在處理4 h時(shí)表達(dá)量達(dá)到最大水平，為0 h的3.42倍，二者差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)；4 h后，其表達(dá)量逐漸下降。在干旱處理下，TaCTR的相對(duì)表達(dá)量在處理48 h時(shí)最高，約是0 h的 2.05倍，二者差異達(dá)到顯著水平。在GA處理下，TaCTR的表達(dá)量在1 h時(shí)達(dá)到最高水平，為0 h的3.13倍，二者差異達(dá)到顯著性差異。以上結(jié)果說明，TaCTR的表達(dá)受干旱以及鹽脅迫的誘導(dǎo)，并且可能參與GA信號(hào)通路，因此，推測(cè)TaCTR參與植物的抗逆信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

表1 小偃22中TaCTR基因的組織特異性分析Table 1 Tissue-specific expression analysis of TaCTR in Xiaoyan 22

表2 不同處理對(duì)小偃22葉片中TaCTR基因表達(dá)量的影響Table 2 The effect of TaCTR expression in leaf of Xiaoyan 22 under different treatments

3 討 論

低溫、高溫、干旱以及鹽害是限制小麥生產(chǎn)的幾個(gè)主要非生物脅迫因子。其中，低溫冷害(春季倒春寒)已成為中國黃淮麥區(qū)影響小麥生產(chǎn)的重要災(zāi)害之一。春季倒春寒常發(fā)生在2月下旬至4月上旬，大田小麥正處于拔節(jié)期，其穗分化進(jìn)程正處于雌雄蕊分化期和藥隔發(fā)育時(shí)期，此時(shí)正是小麥幼穗對(duì)低溫較為敏感的時(shí)期[26]，也是小麥產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期。倒春寒的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致小花停止發(fā)育、幼穗凍死，或麥穗上部和下部受凍嚴(yán)重，因而結(jié)實(shí)率明顯降低，造成小麥減產(chǎn)10%～50%左右[27]。

研究發(fā)現(xiàn)，受到低溫脅迫時(shí)，水稻COLD1基因與G蛋白α亞基相互作用，激活Ca2+通道，并增強(qiáng)G蛋白GTPase的活性，從而保護(hù)水稻避免低溫脅迫[21]。本研究利用同源克隆方法從小偃22中分離到水稻耐冷基因COLD1的同源基因TaCTR，兩者高度同源，均具有9個(gè)典型的跨膜結(jié)構(gòu)域。TaCTR基因序列與中國春序列比對(duì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者相似度達(dá)到100%，說明該基因在不同的小麥品種之間具有很高的保守性，而且該基因在2A、2B和2D三個(gè)染色體組之間編碼蛋白的同源性達(dá)到99.64%，說明該基因在不同染色體組間也具有高度保守性。由于異源六倍體小麥的三個(gè)染色體組的部分同源基因可能是通過表達(dá)的差異來調(diào)控小麥的生長發(fā)育，其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜[28-29]，加之小麥基因可變剪切較為普遍，且涉及小麥發(fā)育、生理生化代謝和逆境脅迫響應(yīng)等多個(gè)過程，導(dǎo)致異源六倍體小麥存在多個(gè)等位基因位點(diǎn)，致使小麥基因表達(dá)調(diào)控十分復(fù)雜[30-31]，關(guān)于TaCTR基因在普通小麥的具體表達(dá)模式與調(diào)控機(jī)制還有待進(jìn)一步深入探討。

進(jìn)化樹分析結(jié)果顯示，小麥TaCTR基因在單雙子葉中都存在同源基因，暗示了該基因在單雙子葉分化之前就已存在。該基因與粗山羊草之間的遺傳關(guān)系最近，表明該基因在小麥進(jìn)化過程中由粗山羊草提供。至于該基因在單、雙子葉植物基因組中保守域無明顯差異，說明該基因在單、雙子葉分化演變中仍具有較高的保守性，但是具體的機(jī)制還需進(jìn)一步探究。

組織特異性表達(dá)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TaCTR基因在小麥的各個(gè)部位均有不同程度的表達(dá)，這與水稻G蛋白偶聯(lián)受體基因OsGPCR的表達(dá)模式[20]以及擬南芥中基因GTG1/2的GUS染色結(jié)果一致[32]。TaCTR基因在小麥的小穗以及雌雄蕊中表達(dá)量較高，說明小麥在遭受春季低溫脅迫時(shí)，其小穗對(duì)低溫的反應(yīng)最為敏感，最先做出相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)。亞細(xì)胞定位結(jié)果表明，該蛋白主要在細(xì)胞膜上，這與生物信息學(xué)分析結(jié)果以及水稻G蛋白偶聯(lián)受體基因OsGPCR的定位結(jié)果一致[20]，推測(cè)該基因編碼的蛋白與水稻OsGPCR編碼的蛋白在功能上具有相似性。而植物受到低溫脅迫時(shí)，細(xì)胞膜最先受到傷害，該基因定位于細(xì)胞質(zhì)膜上，這對(duì)其感受冷害信號(hào)具有重要意義。

Assman等[5]研究結(jié)果顯示，G蛋白偶聯(lián)受體是植物中存在的可能感受環(huán)境脅迫的受體分子。而TaCTR基因與水稻中編碼G蛋白偶聯(lián)受體的基因OsGPCR1具有高度同源性，并且與人體內(nèi)的G蛋白偶聯(lián)受體HsGCR68以及擬南芥中的GPCR型G蛋白有著共同的GPHR_N和ABA_GPCR結(jié)構(gòu)域，并且均含有9個(gè)典型跨膜結(jié)構(gòu)域。因此，推測(cè)TaCTR基因?yàn)樾←溨幸粋€(gè)潛在的G蛋白偶聯(lián)受體基因，在小麥的低溫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及逆境脅迫中發(fā)揮著極其重要的作用。

在本研究中，對(duì)處于三葉期的小麥幼苗進(jìn)行非生物脅迫以及激素處理后進(jìn)行熒光定量試驗(yàn)，結(jié)果顯示，TaCTR的表達(dá)在低溫、干旱以及高鹽脅迫時(shí)均上調(diào)表達(dá)，這與水稻基因OsGPCR1研究結(jié)果一致[20]。在GA處理下，TaCTR的表達(dá)量明顯上調(diào)，在水稻中發(fā)現(xiàn)COLD1與GA信號(hào)的關(guān)鍵元件D1/RGA1在功能上是相互關(guān)聯(lián)的[21]，而TaCTR與COLD1有著高度的同源性，這也暗示著小麥TaCTR與水稻COLD1有著相似的調(diào)控機(jī)制。