《高山離子芥DREB2A轉錄因子對冷回響基因的調控機制研究》是依託蘭州大學，由岳修樂擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高山離子芥DREB2A轉錄因子對冷回響基因的調控機制研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：岳修樂
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低溫凍害是一種重大的自然災害,它嚴重影響著農作物的生長發育、產量和品質。提高農作物的低溫耐受力是亟待解決的科學問題。前人的研究表明，冷回響基因的表達調控主要有ABA依賴型和ABA非依賴型（DREB1/CBFs）調控通路，然而，目前DREB1/CBFs型調控通路的研究理論不足以支撐具有天然耐凍植物的脅迫表型。本課題以天然抗凍的冰緣植物高山離子芥為研究材料，以通過轉錄組測序和消減雜交得到的唯一一個DRE/CRT類冷回響轉錄因子DREB2A為研究對象，利用螢光定量PCR技術研究其表達譜，揭示其低溫回響模式；通過基因沉默和過表達來研究其在冷凍脅迫中發揮的作用,揭示其作用機制；利用轉錄組測序來研究受其調控的下游冷回響基因,闡明其轉錄調控特徵及獲得起關鍵抗凍作用的候選基因。以上研究可為揭示高山離子芥的冷回響調控機制奠定基礎，為農作物的耐凍性改造和寒區的生態恢復提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
低溫脅迫是影響植物生長的重要環境因子，對植物抗凍機制的研究有利於減輕低溫凍害，提高農作物的產量。本項目以高山冰緣植物高山離子芥為研究對象，根據在低溫脅迫下轉錄組學篩選到的DNA片段，克隆得到高山離子芥低溫回響基因DREB2A及其啟動子區序列，並對其功能和分子機製做了初步研究，獲得如下研究結果：（ 1）高山離子芥DREB2A基因編碼334個胺基酸，和琴葉擬南芥、擬南芥有較近的進化關係，不同於擬南芥同源基因，除了可以回響乾旱、高鹽和高溫脅迫外，該基因還可以回響低溫脅迫；（2）高山離子芥DREB2A基因啟動子區序列含有回響乾旱、高溫、ABA、水楊酸等脅迫的元件，說明其在回響非生物脅迫過程中起著非常重要的作用；（3）DREB2A基因主要在葉中表達，花中次之，根中較少，亞細胞定位於細胞核中；（4）DREB2A基因具有轉錄激活活性，且含有一個AP2類DNA結合結構域，在細胞中發揮轉錄因子的功能；（5）DREB2A基因在擬南芥中過表達能夠增強其對低溫和滲透脅迫的抗性，脅迫下的萌發率和子葉綠化率遠高於野生型；在菸草中過表達也能增強過表達株系對低溫的抗性，進一步研究發現其能夠調控抗氧化物酶系統關鍵基因的表達，通過增強低溫脅迫下氧自由基的清除能力，來減少膜質損傷，從而提高菸草對低溫的抗性。本研究說明DREB2A作為一個轉錄因子在高山離子芥回響脅迫的過程中起著非常重要的調控作用，為進一步揭示冰緣植物高山離子芥的抗性機制奠定了基礎，也將為以後的農作物改良和生態恢復建設提供理論依據和技術支撐。
