《WRKY基因在石斛菌根形態發生過程中的分子調控機制》是依託杭州師範大學，由王慧中擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：WRKY基因在石斛菌根形態發生過程中的分子調控機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王慧中
- 依託單位：杭州師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題組在前期研究珍稀藥用蘭科植物石斛菌根形態發生分子機制過程中，利用基因組學和分子生物學技術發現WRKY基因轉錄表達發生了明顯變化，推測WRKY基因對石斛菌根形成可能具有重要的調控作用。因此，本項目擬以cDNA文庫和RACE技術克隆石斛根部器官定位的WRKY基因全長cDNA，利用CymMV病毒介導的瞬時表達和RNAi研究WRKY基因在石斛菌根形態發生過程中的功能，並利用基因晶片和蛋白質組學技術分析植物-菌根菌相互識別過程中參與菌根形態發生的DcWRKY(n)轉錄因子和下游基因以及其調控網路，揭示菌根形態發生的分子機理，為進一步人工模擬利用該機理，增強共生菌與宿主植物共生菌根形成能力，獲得最佳的菌根共生體系，使其在農業和自然生態系統中發揮更大的作用，提高石斛對養分吸收效率，加快生長速度和促進生產規模化，推動石斛產業發展，發展效益農業和增加農民收入，提供重要的理論基礎。
結題摘要
在前期建立菌根體外共生系統的基礎上，構建了鐵皮和金釵石斛兩個cDNA文庫。利用這兩個文庫開展了共生菌條件下轉錄因子類基因的表達調控機理研究。研究發現，石斛菌根共生能夠提高石斛幼苗成活率並能提高抗逆性，在這個過程中，WRKY、EREBP和MYB類基因表現明顯變化，推測以上基因可能其參與了菌根形態發生及石斛對逆境適應。克隆了WRKY11和WRKY29兩個基因,並在菸草通過過表達對其功能進行驗證。相對於野生型，DnWRKY29 轉基因菸草種子和幼苗對鹽和乾旱脅迫更敏感。種子的發芽率，幼苗的根長和轉基因菸草的鮮重均低於野生型。過氧化氫酶，過氧化物酶、超氧化物歧化酶在轉基因菸草均降低，而丙二醛含量在轉基因菸草中增加。此外，鹽和乾旱脅迫下，DnWRKY29 基因在石斛幼苗中上調，這與菸草過量表達的功能鑑定一致。推測DnWRKY29基因參與了植物的脅迫應答反應，且初步斷定DnWRKY29因子在此過程中是一個負調控子。與野生型相比，DnWRKY11轉基因菸草種子和幼苗較耐乾旱和鹽脅迫，轉基因菸草種子的發芽率明顯高於野生型。轉基因菸草幼苗的根長比野生型長，鮮重均高於野生型。轉基因菸草幼苗表現出較高的過氧化氫酶，過氧化物酶，超氧化物歧化酶，而丙二醛含量較低。表明WRKY11對菸草抗逆具有正調控作用，能夠促進植株根長，證實WRKY11對植物根發育具有重要的調控作用，參與了石斛根形態的發生。克隆了菌根形態發生相關轉錄因子類基因DoEREB5 和DnCPL，進行了表達及功能研究。DoEREB5對葉綠素合成有一定的抑制作用。螢光定量分析表明，DoEREB5的過表達會導致擬南芥同源基因ERF9表達量出現一定程度的降低，推斷DoEREB5可能與同源基因ERF9存在功能互補。在RNAi擬南芥植株中DoEREB5表達導致擬南芥同源基因ERF9的表達量出現明顯降低，說明DoEREB5能夠明顯干涉擬南芥同源基因ERF9的表達；過量表達DnCPL的轉基因擬南芥表型刺毛明顯減少甚至沒有；對其進行RNAi的植株還有少許的刺毛，初步判斷此轉錄因子可能與刺毛的形態建成有關；與此同時在根毛的發育上，過量表達DnCPL的轉基因擬南芥表型根毛明顯變長增多，RNAi的植株只有少許的根毛，判斷此轉錄因子可能與刺毛和根毛的形態建成有關。
