甘藍型油菜BnMAPK1基因促進油菜生長發育的分子機理研究

《甘藍型油菜BnMAPK1基因促進油菜生長發育的分子機理研究》是依託西南大學，由梁穎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：甘藍型油菜BnMAPK1基因促進油菜生長發育的分子機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：梁穎
• 依託單位：西南大學

項目摘要

MAPK在植物生長發育和逆境回響中具有重要功能。目前，MAPK的C組基因研究很少，MAPK1的功能也不清楚。研究BnMAPK1基因功能及其表達調控機制，可為植物MAPK1功能解析提供基礎資料，為油菜分子育種提供理論依據。項目組前期從油菜中克隆了BnMAPK1基因，獲得超量和RNAi載體轉化植株，發現BnMAPK1能明顯促進油菜的生長發育。在此基礎上，本項目將繼續深入研究BnMAPK1促進油菜發育的分子機理：通過表達譜分析鑑定BnMAPK1調控表達的基因；比較對照、BnMAPK1超量和RNAi轉基因油菜的形態學、細胞學、生理學特性，揭示BnMAPK1的分子調控機制；用酵母單雜交和EMSA分析BnMAPK1的上游調控基因；用酵母雙雜交篩選BnMAPK1互作蛋白，以GST pull-down和co-IP進行體外及體內驗證；並對互作蛋白進行亞細胞定位，明確BnMAPK1的作用底物。

結題摘要

甘藍型油菜是我國最重要的油料作物之一，其生長及抗性是科學家關注的重點。MAPK在植物生長發育和逆境回響中具有重要功能。我們已發現BnMAPK1能明顯促進油菜生長。本項目通過研究BnMAPK1超量和抑制表達植株和野生型植株生長發育特點，發現BnMAPK1可促進油菜營養器官生長、提前開花，增加生物量，但對籽粒產量無顯著影響；BnMAPK1提高油菜葉片葉綠素含量、增加光合速率和根系活力，提高葉片細胞分裂素和赤黴素水平；顯微觀察發現BnMAPK1超量表達可增加幼葉的細胞數，促進成熟葉細胞擴大；表達譜分析發現BnMAPK1可調控與細胞增殖和分化相關基因（F18O22_180、CPC等）、組織和花發育基因（DI21、AGL71等）的表達，調控內源激素合成及信號轉導，從而促進油菜生長。我們還發現BnMAPK1可提高油菜抗旱性、抗病性、耐熱性、耐蔭和耐強光性，其主要機理是BnMAPK1能快速回響逆境信號，及時誘導抗性相關基因（LEA、Btg-26等）表達，提高其轉錄表達水平，參與調控逆境信號傳導和激素代謝，促進抗逆物質合成及積累，降低逆境傷害，提高油菜抗逆性。採用酵母單雜技術分析BnMAPK1上游調控因子，確定了BnMAPK1核心啟動子（160bp），篩選並驗證了4個可與其特異結合的轉錄因子（BnMAPK1-SnRK、BnMAPK1- Rho、BnMAPK1-ZnB和BnMAPK1-FRL-3），它們分別與植物抗逆性、信號轉導、蛋白質合成和開花時間相關。用酵母雙雜技術篩選BnMAPK1下游互作蛋白，得到42個與其互作的蛋白，其中12個與生長發育相關，15個與非生物脅迫相關，7個與生物脅迫相關，3個與光強度相關，還有與多種信號傳導通路相關的基因。另外，明確了BnMAPK1亞細胞定位（細胞核和細胞質），原核表達得到活性較高的蛋白。本研究可為植物MAPK1功能解析提供基礎資料，為油菜分子育種提供理論依據。