水稻砷脅迫相關MYB轉錄因子OsARM1的功能研究

《水稻砷脅迫相關MYB轉錄因子OsARM1的功能研究》是依託中山大學，由陳琴芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水稻砷脅迫相關MYB轉錄因子OsARM1的功能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳琴芳
• 依託單位：中山大學

中文摘要

水稻砷污染是一個世界範圍內普遍關注的食物安全問題,通過研究水稻對砷的回響機制，培育高耐受性、低富集的水稻新種質將有望解決這一難題。我們最近的研究首次利用Illumina高通量測序技術，在水稻中獲得了一批對三價砷具特異性應答反應的基因，分別編碼重金屬運輸蛋白、茉莉素合成和信號通路相關蛋白以及轉錄因子等。其中一個新型的MYB類轉錄因子OsARM1（Os05g37060）的表達在砷處理後不同部位、不同濃度及時間梯度上均表現出顯著性上調，暗示其可能參與水稻對砷脅迫應答時的轉錄調控。本研究將在這些結果的基礎上，利用分子生物學、功能基因組學和植物生理學等技術，進一步探索OsARM1參與水稻回響砷逆境反應的潛在功能及其調控下游相關功能基因表達的分子機理。預期研究成果將對深入認識水稻對砷脅迫的回響機制具有重要的科學意義。

結題摘要

水稻砷污染是全球備受矚目的食物安全問題,砷污染的糧食所形成的食物鏈對人類健康構成了極大威脅。我們前期在水稻砷脅迫下的轉錄組學研究發現了一個在植物根和地上部分中都顯著誘導表達的編碼MYB (myeloblastosis)類轉錄因子基因（OsARM1，Loc_Os05g37060），暗示該基因可能在植物應答重金屬脅迫中起著重要的轉錄調控作用。MYB轉錄因子是一類含有保守MYB基序的蛋白家族，廣泛分布於真核生物中，是植物中重要的轉錄因子家族之一。已有報導其參與調控植物的初生和次生代謝、細胞周期、形態建成、生長發育等多種生命活動，還在冷凍、乾旱、鹽脅迫、高溫、紫外輻射等植物抗逆反應中起作用。而至今仍未有相關報導涉及MYB類轉錄因子參與植物耐受重金屬脅迫的應答反應。 本研究通過實時螢光定量PCR和GUS組織化學染色, 獲得了OsARM1基因受三價砷誘導的精細表達譜，發現該基因主要在水稻根莖葉的維管組織中特異性表達；亞細胞定位分析顯示OsARM1-GFP融合蛋白定位於細胞核和細胞質中；砷脅迫耐受性分析發現，OsARM1基因過表達之後降低植物對砷脅迫的耐受性；相反地，OsARM1基因敲除之後能顯著提高水稻對砷脅迫的耐受性。通過對砷處理前後的野生型和過表達植株OsARM1-OEs不同組織部位中總砷含量的檢測分析發現，在OsARM1-OEs水稻節點Ⅱ中砷的分布比例要顯著高於野生型。綜上所述，MYB轉錄因子OsARM1可能參與調控水稻中砷的轉運，並在其中扮演負調控的角色。該研究成果豐富了植物MYB轉錄因子在抗逆反應中的調控作用，在一定程度上加深了對水稻回響砷脅迫轉錄調控機制的認知，為培育高耐受性、低富集的水稻新種質增加了新的基因資源。