細莖柱花草生物鐘元件SgGIs參與低溫回響的作用機理解析

《細莖柱花草生物鐘元件SgGIs參與低溫回響的作用機理解析》是依託華南農業大學，由陳曙擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：細莖柱花草生物鐘元件SgGIs參與低溫回響的作用機理解析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳曙
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

柱花草屬植物是重要的南方特色牧草，普遍不耐低溫和霜凍。細莖柱花草是蓋亞那柱花草的變種，具有良好的耐寒特性。我們前期研究發現細莖柱花草生物鐘功能基因SgGIs的過量表達和它的耐寒特性密切相關。但目前國內外研究對GI參與植物低溫回響的具體作用機理並不清楚。因此本項目擬通過定量PCR分析SgGIs在不同低溫環境、不同細莖柱花草組織器官中的表達模式，並比較不同抗寒性的柱花草品系中SgGIs的表達差異；構建SgGIs過表達載體並轉化擬南芥gi-3突變體，驗證SgGIs的生物學功能；對細莖柱花草進行SgGIs過表達和基因沉默的轉化，探索SgGIs的表達與抗寒性之間的關係；最後通過對轉化植株的全轉錄組測序和分析，篩選SgGIs參與調控的低溫回響通路和基因。本項目不僅有助於闡明GI參與植物低溫回響的具體作用機理，還能為柱花草的抗寒育種提供新的候選基因和研究思路。

結題摘要

柱花草屬植物是重要的熱帶、亞熱帶豆科牧草，普遍不耐低溫霜凍。細莖柱花草是蓋亞那柱花草的變種，具有良好的耐寒特性。本項目從細莖柱花草轉錄組數據中篩選獲得了與低溫回響密切相關的轉錄因子SgGI1、SgGI2、SgRVE6、SgNAC1和SgNAC2，以及功能蛋白SgGH3，從細莖柱花草中克隆了編碼基因的全長編碼序列，並在菸草中進行了過表達轉化。結果表明，SgGI1和SgGI2的過表達對植株耐寒性沒有顯著影響，而SgRVE6、SgNAC1、SgNAC2和SgGH3的過表達則顯著提高了植株耐寒性。因此，本項目選擇SgRVE6、SgNAC1、SgNAC2和SgGH3代替SgGIs作為目的基因，進行了表達模式分析、轉錄活性檢測、亞細胞定位和抗寒功能研究。表達模式分析表明SgRVE6、SgNAC1、SgNAC2和SgGH3均能快速回響低溫脅迫；轉錄活性檢測和亞細胞定位表明SgRVE6、SgNAC1和SgNAC2是定位於細胞核的具有轉錄自激活活性的轉錄因子；抗寒功能研究表明SgRVE6、SgNAC1、SgNAC2和SgGH3均能通過提高脯氨酸含量以及抗氧化酶活性幫助植株抵禦低溫脅迫，基因表達譜分析結果表明SgRVE6可以上調StART-like脂類轉運蛋白和甘露醇結合型植物凝血素編碼基因。本項目有助於闡明細莖柱花草的耐寒機制，為柱花草的抗寒育種提供新的候選基因和研究思路。