《小麥耐旱WRKY轉錄因子的篩選和功能分析》是依託河南師範大學，由馬建輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：小麥耐旱WRKY轉錄因子的篩選和功能分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬建輝
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
小麥是世界上最主要糧食作物之一，隨著人口增長和經濟的快速發展，人們對小麥的需求不斷增加。然而在開發中國家中，將近32%小麥種植區遭受不同程度的乾旱脅迫，並且仍在隨環境惡化而加劇，乾旱已成為影響小麥生產的主要因素。因此，開展小麥耐旱研究具有重要意義。WRKY轉錄因子是植物中最大的轉錄因子家族之一，參與到調節植物對各種非生物脅迫和生物脅迫的應答途徑之中，尤其在植物耐鹽、抗旱方面發揮重要作用。本研究通過綜合分析烏拉爾圖小麥、山羊草基因組和小麥現有核酸數據，深入挖掘小麥全長WRKY轉錄因子，並通過生物信息學和分子生物學分析獲得抗旱WRKY轉錄因子進行轉基因功能驗證，篩選出耐旱效果顯著的小麥WRKY轉錄因子，為進一步開展小麥WRKY轉錄因子的功能分析和耐旱分子育種打下基礎。
結題摘要
WRKY轉錄因子是一類重要的基因家族，可在轉錄水平通過調控相關基因的表達翻譯，參與植物對非生物脅迫的應答調控。本研究立足六倍體栽培種小麥基因組資料庫共篩選獲得123條與六倍體小麥全長WRKY轉錄因子序列。TaWRKY146被發現在滲透脅迫下小麥組織中的表達量顯著升高。TaWRKY146的過表達植株能顯著提高植物的抗旱性。 1 以烏拉爾圖和山羊草的WRKY轉錄因子為參考，通過Blast序列比對分析，獲得818條小麥WRKY相似序列。將這些相似序列經SMART和PFAM平台分析，最終獲得123條具有全長開放閱讀框的小麥WRKY轉錄因子。將這些序列與擬南芥和水稻的抗非生物脅迫WRKY轉錄因子進行Blast比對分析，挑選獲得18條與非生物脅迫相關度較高的小麥WRKY轉錄因子。 2 套用所獲得的六倍體小麥WRKY保守結構域序列構建無根進化樹。分析發現所有WRKY轉錄因子被分為三個家族，其中家族Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分別包含有26、72、25條WRKY基因。WRKY轉錄因子在小麥的染色體中分布廣泛、不均勻。A、D、B染色體組間複製序列較多。 3 對18條抗非生物脅迫相關WRKY轉錄因子做螢光定量分析，研究發現不同小麥WRKY轉錄因子在根葉中的表達模式具有組織差異性。 4 ABA和過氧化氫處理下，Traes_7DL_A9EF00572在小麥幼苗的根葉中都上調錶達。Traes_7DL_A9EF00572被命名為TaWRKY146。結果顯示TaWRKY146依賴ABA信號轉導途徑發揮作用。 5 克隆TaWRKY146全長序列，測序發現TaWRKY146具有1個WRKY結構域，C2HC型鋅指結構，屬於WRKY轉錄因子家族的第Ⅲ家族。定量分析數據表明TaWRKY146在小麥抗非生物脅迫的回響過程中發揮重要作用。 6 對TaWRKY146轉錄因子的過表達擬南芥株系進行脅迫試驗。結果表明，乾旱脅迫下過表達植株的MDA含量顯著低於野生型，脯氨酸和可溶性糖含量顯著高於野生型，表明TaWRKY146過表達株系擬南芥在乾旱條件下通過調節酶活等保護性物質以穩定細胞內環境，降低乾旱對植物的傷害。 7 乾旱三周后，測量過表達植株與野生型植株的氣孔導度、蒸騰速率。數據表明乾旱條件下過表達植株能顯著通過降低氣孔導度，降低蒸騰速率來減少水分散失，以降低乾旱對植物的傷害。
