水稻AP2-EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因OsASIE1抗逆功能分析.pdf

1、非生物脅迫是限制農(nóng)作物產(chǎn)量增加的主要因素之一,發(fā)掘參與植物脅迫應(yīng)答反應(yīng)相關(guān)的基因,對(duì)于揭示植物的脅迫反應(yīng)機(jī)理和利用基因工程方法培育新的作物抗逆品種具有重要意義。在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中,植物在分子、細(xì)胞、生理和生物化學(xué)水平上發(fā)展出多種機(jī)制應(yīng)對(duì)逆境脅迫,其中轉(zhuǎn)錄因子作為上游調(diào)控基因在植物的脅迫應(yīng)答途徑中扮演重要的角色。作為植物轉(zhuǎn)錄因子大家族之一,AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子家族在植物發(fā)育、激素、病原反應(yīng)及非生物脅迫如干旱、高鹽、低溫應(yīng)答方面起重要作

2、用。同時(shí),泛素化在多種生物過(guò)程中也具有重要作用,研究表明泛素化在植物非生物脅迫應(yīng)答中發(fā)揮作用。為了鑒定與水稻中與非生物脅迫抗性相關(guān)的AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子和E3連接酶基因,本研究對(duì)本實(shí)驗(yàn)室非生物脅迫下的表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)篩選到的脅迫誘導(dǎo)表達(dá)的AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因和E3連接酶基因進(jìn)行進(jìn)一步的功能驗(yàn)證。
　　 1.利用Real-time PCR分析了芯片分析篩選出的早脅迫下8個(gè)表達(dá)上調(diào)的AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因在典型

3、抗逆水稻中非生物脅迫前后的表達(dá)情況。結(jié)果表明大部分AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因在典型抗逆水稻品種中的表達(dá)模式與脅迫敏感水稻日本晴基本相同,而且在脅迫前后的表達(dá)量和日本晴相比差異也不太顯著。但是有些基因經(jīng)脅迫處理后在日本晴中的表達(dá)量下降,在抗逆水稻品種中的表達(dá)量反而上升,如Os03g08470和Os07g42510經(jīng)干旱處理后在日本晴中的表達(dá)量稍下降,而在抗旱品種IRAT109中表達(dá)量上升,這些基因有可能參與抗逆水稻品種特有的脅迫應(yīng)答反

4、應(yīng)途徑。OsASIE1經(jīng)干旱、高鹽、冷脅迫處理后無(wú)論是在葉片中還是在根系中表達(dá)量都增加,OsASIE1在低溫、高鹽和PEG脅迫下的表達(dá)量變化譜分析表明OsASIE1在干旱和高鹽脅迫后表達(dá)量迅速增高且維持在較高水平,這表明OsASIE1很有可能參與水稻脅迫反應(yīng)的早期應(yīng)答。
　　 2.利用凝膠遷移率實(shí)驗(yàn)(Electrophoresis mobility shift assay,EMSA)分析了三個(gè)AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子(Os03

5、g08460、Os03g08470和OsASIE1)的AP2保守域能否結(jié)合干旱應(yīng)答順式作用元件DRE(dehydration-responsive element)和乙烯應(yīng)答元件GCC box(Ethylene Response element),進(jìn)而推斷它們的功能。結(jié)果表明OsASIE1轉(zhuǎn)錄因子的AF2結(jié)構(gòu)域能夠結(jié)合DRE和GCC box序列。
　　 3.構(gòu)建了三個(gè)AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因(Os03g08460、Os03

6、g08470和OsASIE1)和四個(gè)E3連接酶基因(Os07g47590、Os04g44820、Os04g01490和Os10g40490)的超表達(dá)載體以及兩個(gè)AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因(Os03g08460,Os03g08470)和兩個(gè)E3連接酶基因(Os04g44820,Os10g40490)RNA干擾載體,并進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化,得到所有載體的水稻轉(zhuǎn)基因植株。超表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株的表型鑒定表明在水稻中超表達(dá)OsASIE1能夠改善水稻耐鹽脅