《芹菜AP2/ERF家族轉錄因子表達調控及複製進化研究》是熊愛生為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：芹菜AP2/ERF家族轉錄因子表達調控及複製進化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：熊愛生
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
AP2/ERF家族轉錄因子能特異地結合相關順式作用元件，通過參與信號轉導途徑，調控大量逆境應答基因的表達，由這些基因產物來協助植物適應或抵禦逆境。芹菜，屬傘形科植物，有水芹、旱芹兩種。本課題組已蒐集整理大量的芹菜種質資源，完成了1份水芹和3份抗寒性不同的旱芹轉錄組高通量測序。本項目基於測序數據，分離、克隆芹菜中全部AP2/ERF家族轉錄因子基因，開展全基因組水平該家族轉錄因子的研究。完成芹菜中AP2/ERF基因在不同組織器官與發育時期、各種逆境及激素處理下的轉錄水平研究。分析芹菜AP2/ERF轉錄因子複製進化關係，初步解析芹菜轉錄因子調控網路並分析家族內相互關係。通過酵母單雜交系統篩選與相關順式元件結合能力強的轉錄因子，通過擬南芥轉基因驗證，獲得抗逆性能較好的芹菜轉錄因子。本研究有基礎，研究內容和方法有新意，有利於闡明傘形花科植物轉錄因子的調控機制，促進傘形花科植物轉錄因子基礎研究。
結題摘要
芹菜屬於傘形科、芹屬的二年生草本植物，是一種世界範圍廣泛種植的傘形科蔬菜作物，是我國廣泛種植的重要葉菜類蔬菜。芹菜富含膳食纖維和多種營養成分，具有較高的經濟價值。在非逆境脅迫下，芹菜植株的生長和發育會受到制約和影響。AP2/ERF家族轉錄因子在植物生長發育和逆境回響中有重要的作用。本項目基於芹菜基因組和轉錄組信息，獲得209個芹菜AP2/ERF家族轉錄因子，可以分為ERF、DREB、AP2、RAV和Soloist等5個亞族。分析了芹菜AP2/ERF家族轉錄因子逆境回響表達。芹菜與不同物種間AP2/ERF家族轉錄因子的進化分析顯示AP2結構域在進化過程中是高度保守的。項目第一次基於基因組和轉錄組開展了芹菜AP2/ERF家族轉錄因子的分析，對於芹菜逆境調控和分子進化研究具有一定的意義。基於獲得轉基因植株開展了芹菜AP2/ERF家族轉錄因子的功能研究。分別以 ‘六合黃心芹’、‘津南實芹’、‘文圖拉’為材料，克隆出編碼芹菜AP2/ERF家族轉錄因子基因AgDREB1、AgDREB3、AgERF4等。採用生物信息學方法對胺基酸組成、理化性質、進化關係、空間結構等進行了分析。序列分析表明，芹菜AP2/ERF家族轉錄因子在植物中高度保守。AgERF4基因在芹菜葉片中的表達水平較高，在根和葉柄中表達水平較低。高溫和乾旱條件下AgERF4的表達呈先上升後下降的趨勢，在鹽處理的24 h內AgERF4的表達始終高於對照。AgERF4轉錄因子在芹菜非生物逆境脅迫調控過程中起著重要作用。芹菜中AgDREB1基因在根中表達最高，而且該基因與芹菜非生物脅迫相關。項目運用結構觀察、基因表達、酵母單雜交、基因過量表達等技術，結合基因組、轉錄組和蛋白質組學等分析手段，分別從轉錄組、蛋白質組、基因組等水平研究不同非生物脅迫下芹菜AP2/ERF家族轉錄因子的逆境調控和分子進化機制，以期為培育芹菜新品種提供理論依據。項目也通過轉錄組、小RNA、蛋白質組、芹菜遺傳轉化、芹菜遺傳育種等技術開展了芹菜內參、逆境回響，品質性狀，生長發育等方面的研究工作。研究結果將進一步深化AP2/ERF家族轉錄因子對芹菜逆境調控和分子進化的機制，為芹菜品質改良與優質蔬菜開發提供依據。
