《黃瓜ERF轉錄因子CsERF1調控耐澇性的分子機理研究》是依託揚州大學，由齊曉花擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：黃瓜ERF轉錄因子CsERF1調控耐澇性的分子機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：齊曉花
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
黃瓜根系入土淺、通氣組織不發達、再生能力差，因此極易受到澇脅迫危害。前期通過數字基因表達譜篩選獲得應答澇脅迫的ERF轉錄因子，並進一步獲得了該基因參與調控黃瓜耐澇性的初步證據。本項目擬通過構建CsERF1基因的過量表達株和RNAi抑制表達株，採用澇脅迫與乙烯作用抑制劑1-MCP、乙烯作用促進劑乙烯利預處理相結合，比較轉化植株和野生型之間耐澇性（澇脅迫回響標誌基因和形態性狀的變化）差異；分析外源乙烯對CsERF1基因及黃瓜耐澇性的影響；研究轉化植株和野生型在三種處理下植物內源乙烯和生長素含量變化及相關基因的表達變化，同時結合不定根形成和根系細胞凋亡情況，闡明黃瓜澇脅迫過程中CsERF1基因誘導的形態改變與激素變化之間的聯繫；最終明確CsERF1基因緩解黃瓜澇脅迫的分子機制。CsERF1基因功能的解析不僅對黃瓜耐澇種質資源創新具有重要意義，也為完善ERF轉錄因子信號轉導機制提供重要信息。
結題摘要
本研究針對黃瓜澇脅迫危害後的生理生化變化和分子應答機制進行解析，初步證明乙烯、生長素和活性氧信號分子協同參與黃瓜不定根形成過程，並對其調控機制進行研究。主要研究結論如下：（1）黃瓜幼苗主要通過植株莖部形成不定根來緩解澇脅迫傷害。澇脅迫處理第三天，莖部產生白色根原基突起；第四天，少量根原基突起撐破表皮，形成短小的不定根；第五天時，大量的不定根形成且不斷伸長。（2）澇脅迫誘導不定根形成過程伴隨著ROS的積累，外源H2O2可以顯著促進不定根形成；ROS在不定根形成過程中的大量產生可能是由於呼吸爆發氧化酶家族基因CsRboh3和CsRboh6的上調錶達和清除ROS的金屬硫蛋白基因MT3被抑制表達的共同結果。（3）採用乙烯合成的直接前體ACC處理結合澇脅迫處理黃瓜植株七天后，不定根的數目和長度顯著增加。採用乙烯作用抑制劑1-MCP處理後，抑制了不定根的數目和長度。澇脅迫後乙烯釋放量增加；ACC處理結合澇脅迫處理顯著增加了乙烯釋放速率，而1-MCP處理則顯著抑制了乙烯的釋放速率。乙烯合成酶基因CsACS4和CsACS7以及乙烯氧化酶基因CsACO1和CsACO9在澇脅迫下乙烯誘導生成過程中起重要作用。乙烯回響因子CsERF1在澇脅迫下被誘導高表達，在1-MCP預處理後被抑制表達。綜上我們認為乙烯在黃瓜不定根形成過程中起到了關鍵的促進作用。（4）採用不同濃度的生長素運輸抑制劑NPA結合澇脅迫對黃瓜植株進行處理後發現，10-1000 µM的NPA處理均顯著抑制了不定根的數目和長度。這說明生長素參與誘導黃瓜澇脅迫下不定根的形成。（5）NPA處理抑制了黃瓜澇脅迫下的乙烯釋放速率和H2O2含量，說明生長素可能促進了ROS和乙烯的產生；而ACC不能恢復DPI對不定根形成的抑制作用。綜上所述，我們進一步證實了乙烯、生長素和ROS在黃瓜澇脅迫下不定根形成過程中均起促進作用，且生長素對乙烯和ROS的產生起促進作用。通過本研究，揭示了激素和ROS在黃瓜不定根形成過程中的作用，該結論為後續鑑定調控不定根形成的關鍵基因奠定基礎，為全面系統解析黃瓜澇脅迫下不定根形成的機理提供重要線索。
