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蒙古沙冬青4个寒旱诱导表达DREB基因的功能研究
王茅雁
完成单位内蒙古农业大学
登记(发布)日期2017
中文摘要DREB蛋白是目前所知最为重要的一类植物抗逆转录因子,可通过诱导许多胁迫应答基因的表达而提高植物对低温、干旱、高盐和热胁迫的抗性。来自不同植物的DREB基因对抗逆性的作用存在差异,因此研究强抗逆植物的DREB基因很有必要。本成果在国家自然基金项目“蒙古沙冬青4个寒旱诱导表达DREB基因的功能研究(批准号：31260256)”资助下开展完成。 蒙古沙冬青(亦称沙冬青)是中国西北荒漠区唯一的常绿阔叶植物,具有极强的抗寒和抗旱等抗逆特性。本项目从中克隆到四个DREB基因(AmDREB1F/2/2C/3),对其基本结构、蛋白质亚细胞分布、胁迫诱导表达和器官表达模式、转基因拟南芥抗逆性变化及其调节的胁迫应答基因等进行了研究。在四个基因的编码区内均无内含子,其中AmDREB1F、AmDREB2C和AmDREB3的编码蛋白已被证实定位于细胞核内。室内正常培养条件下,四个基因在沙冬青幼苗中仅有少量表达或不表达,低温和干燥胁迫可诱导其表达量上调;除AmDREB1F外其余三个基因也受热胁迫诱导;AmDREB2和AmDREB2C对这些胁迫的响应可能与ABA信号途径有关。在野外生长的沙冬青嫩叶中,四个基因主要在寒冷的冬季和晚秋或早春时节大量表达。其器官表达模式为：AmDREB1F和AmDREB3主要在根中表达,AmDREB2C只在嫩叶和未成熟果荚中高表达,AmDREB2在不同器官中均高丰度表达。将AmDREB2C在拟南芥中超表达可以激活RD29A和COR47等多个胁迫诱导基因转录,并可以显著提高转基因株系的抗冻、耐热和耐旱性。超表达该基因还可以提高拟南芥种子和叶片中三烯酸含量,后一功能在DREBs中未见报道。将AmDREB3超表达可以增强拟南芥的耐旱、耐热和耐盐性,但其调节的胁迫应答基因与其他DREBs有所不同。该基因还可能增加高盐和干旱胁迫下花青素类的积累,类似的功能在DREBs中未见报道。AmDREB2主要在耐受水分胁迫中起一定作用。此外,四个基因中只有AmDREB1F在超表达时可引起生长延滞,将其诱导表达可提高对水分胁迫和盐胁迫的耐性。项目首次发现DREBs可以提高转基因植物叶片中不饱和脂肪酸或花青素类含量,从而为揭示DREBs在植物抵抗非生物逆境中的功能及其调节机理提供了新知识。此外还筛选出两个重要抗逆基因(AmDREB2C和AmDREB3),为作物耐逆性分子改良提供了基因资源。 本项目发现将AmDREB2C超表达可以显著提高转基因拟南芥的抗冻、耐热和耐旱性,同时可以提高转基因拟南芥种子和叶片中C18：3的含量。这意味着该基因参与了C18：3的合成或积累,进而可能影响到膜的流动性和抗逆性,但迄今关于DREB类转录因子参与植物叶片脂类代谢的研究尚未见报道。因此,我们计划围绕这一问题进一步开展相关研究工作。 本项目发现将AmDREB3超表达可以显著提高转基因拟南芥的抗旱、耐热和耐盐性,同时有助于增加高盐和干旱胁迫下转基因幼苗中花青素或紫色素类物质的合成或积累。类似的研究结果在DREB类基因中未见报道。由于花青素类物质在植物细胞抵抗氧化胁迫中起重要保护作用,而氧化胁迫往往是高盐和干旱等多种非生物逆境引起的次级胁迫,故此进一步研究AmDREB3与花青素类积累和抗逆性、尤其是抗氧化胁迫的关系也是我们的兴趣所在,将是下步研究的重点。
中文关键词沙冬青 ; 寒旱诱导表达DREB基因 ; 抗逆转录因子
成果类型基础理论
语种中文
国家中国
中图法分类号Q943.2
URLhttp://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001766197
来源机构内蒙古农业大学
资源类型成果
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243783
推荐引用方式
GB/T 7714		 王茅雁. 蒙古沙冬青4个寒旱诱导表达DREB基因的功能研究[Z]. 基础理论,2017.
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