花生抗旱相關AREB轉錄因子的功能研究

《花生抗旱相關AREB轉錄因子的功能研究》是依託華南師範大學，由李玲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：花生抗旱相關AREB轉錄因子的功能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李玲
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

前期工作表明AhNCED1調節花生在水分脅迫下ABA合成，其啟動子具有多個ABRE。花生葉片接受水分脅迫信號後，在轉錄水平上如何調節AhNCED1等基因的表達影響抗旱性不清楚。本項目從花生耐旱品種克隆AhAREB基因全長，證實其編碼AhAREB蛋白，受乾旱和ABA誘導。探討花生在水分脅迫下以及對水分脅迫敏感的發育時期AhAREB轉錄因子的表達特性，明確AhAREB的轉錄活性和轉錄激活關鍵區域，分析AhAREB轉錄因子是否通過與AhNCED1啟動子的順式作用元件ABRE的特異結合，以及擬南芥異源表達恢復同源基因突變體abi5的表型及抗旱生理變化, 研究AhAREB在花生耐旱品種應答水分脅迫、在轉錄水平調控ABA合成和誘導相關基因表達、促進植物抗旱性的功能，以及可能作用模式。為今後了解花生接受乾旱信號到脫落酸合成基因和誘導基因表達期間的信號傳導提供基礎，為開展花生分子標記輔助育種提供依據。

結題摘要

從耐旱花生品種克隆AhAREB1及其上游序列，全長cDNA為1814 bp，有3個內含子和4個外顯子。上游啟動子序列為1060 bp. 經SA、GA3和ABA外施處理，以及脫水和 PEG等脅迫皆誘導AhAREB1表達。該基因編碼的AhAREB1蛋白顯示AREB/ABF亞家族特徵，有4個保守結構域和一個bZIP的DNA結合結構域；AhAREB1與大豆GmAREB1、番茄SlAREB和擬南芥ABF2/AREB1同源性高；蛋白N端的C2保守域為最關鍵的轉錄激活區域，C4抑制其自身的轉錄活性；轉pBI121-AhAREB1-GFP擬南芥植株中AhAREB1亞細胞定位於細胞核中，酵母雜交實驗證實其具有轉錄活性。35S::AhAREB1（編碼全長蛋白）和35S::△AhAREB1（編碼蛋白N端缺失了55個胺基酸）轉化擬南芥同源基因缺失突變體abi5-1，能恢復對ABA的敏感性，且△AhAREB1/abi5-1ABA產生互補生理表型。隨著異源AhAREB1表達量增加，轉基因植株抗旱能力增強。p35S::△AhAREB1 /pAhNCED1::GUS/Col和p35S::AhAREB1/Ws/pAhNCED1::GUS/Col植株的各發育時期GUS 活性比各自對照植株均顯著下降，說明△AhAREB1和AhAREB1分別轉入pAhNCED1::GUS/Col和pAhNCED1::GUS /Ws後，特異結合AhNCED1基因，抑制了啟動子的表達，其中△AhAREB1的抑制作用更強，ABA或脫水處理對啟動子結合的抑制程度不同，轉△AhAREB1或AhAREB1的擬南芥在不同發育階段對啟動子結合抑制有差異。超表達AhAREB1擬南芥植株抗旱性增強，對ABA的敏感性提高。對超表達AhAREB1植株全基因組表達晶片分析結果表明，脅迫相關基因RD20, RD26, RD29 B, RD29A和ABA信號負調控AZF1上調錶達；植株體內SOD和CAT顯著提高，控制了活性氧水平；ABA生物合成關鍵酶基因NCED表達增強，ABA降解重要酶基因CYP707A2表達降低，ABA水平維持一定水平。推測AhAREB1通過控制植物體內活性氧含量和ABA穩態水平提高擬南芥植株的抗旱性。上述結果進一步認識AhAREB1的功能提供依據。