《月季高溫脅迫回響轉錄因子WRKY的分離與功能解析》是邢文為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：月季高溫脅迫回響轉錄因子WRKY的分離與功能解析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邢文
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國南方夏季高溫限制了月季（Rosa hybrida）在園林中的套用及切花的生產，大量研究表明WRKY轉錄因子在植物回響高溫脅迫過程中起著十分重要的作用。針對目前植物WRKY轉錄因子的發展趨勢與月季抗熱的問題，本項目選取了月季中抗熱性較好的品種‘黑夫人’為材料，採用高通量測序方法，通過對‘黑夫人’在高溫處理下不同時間段的轉錄組及表達譜進行研究，掃描得到高溫脅迫回響基因，並通過生物信息學分析挑選出重要的WRKY類基因。分別構建GFP融合載體、RNAi等不同形式的植物表達載體，通過轉化擬南芥及月季耐熱較差品種‘薩蔓莎’，驗證基因功能，並對轉基因植株進行ChIP-seq分析，發掘其調控的靶基因。同時構建‘黑夫人’高溫脅迫下的酵母雙雜交cDNA文庫，釣取與WRKY轉錄因子互作的蛋白。項目的實施不僅可以開發月季抗熱性相關基因，揭示WRKY轉錄因子在高溫脅迫下的分子機理，而且有望創造月季抗熱新品種。
結題摘要
本課題對高溫脅迫下不同時間的月季進行了轉錄組測序，獲得的月季回響高溫脅迫的表達譜，通過對表達譜分析篩選得到6,175個差異表達基因，通過這些差異基因的表達量結合GO和KEGG代謝途徑富集分析，鑑定出一系列參與高溫回響的候選基因，其中HSPs，轉錄因子，ROS-相關基因，信號轉導基因為持續顯著上調錶達基因。進一步對回響高溫脅迫的轉錄因子分析發現，HSF，DREB, WRKY, AP2/ERF，MYB，NAC，bHLH，bZIP 為代表的轉錄因子在高溫脅迫下表現出不同的表達模式，其中HSF, NAC, DREB2C類轉錄因子在脅迫過程中上調錶達量較高，為高溫脅迫時的主導回響轉錄因子。進一步克隆了HSF30（HSFA2a），HSFB2a， NAC019和 DERB2C四個基因，並構建載體。另一方面全面篩選了月季WRKY家族基因63個。根據功能域特性和保守基序將這63個轉錄因子分為GroupⅠ，Ⅱ和Ⅲ三類；通過高溫脅迫下的表達量分析，表明月季中有22個WRKY類基因的表達量受到高溫脅迫的顯著影響，且大部分表現為下調錶達，只有一個RcWKRY23表現為上調錶達。表明WRKY轉錄因子在月季回響高溫脅迫中起負調控作用。選擇其中回響較為明顯的4個WRKY基因，克隆得到其CDNA全長，通過生物信息和比對分析，鑑定為RcWRKY23，RcWRKY40，RcWRKY11和RcWRKY53。將這些基因構建載體轉化擬南芥和月季，結果表明超量表達RcWRKY23基因擬南芥的耐熱能力顯著高於野生型；同時獲得了轉基因的月季的抗性體細胞胚和抗性芽。此外，本項目還建立了月季高溫脅迫酵母雙雜交文庫。項目中克隆得到的基因，構建的載體將為後期通過基因工程手段改良植株耐熱性奠定了分子基礎，獲得的轉基因植物將為進一步了解月季耐熱性的分子機製做出了貢獻。
