WRKY轉錄因子調控小麥葉片衰老的分子機制研究

《WRKY轉錄因子調控小麥葉片衰老的分子機制研究》是依託河北師範大學，由周春江擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：WRKY轉錄因子調控小麥葉片衰老的分子機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周春江
• 依託單位：河北師範大學

項目摘要

衰老是葉片發育的最後階段，其啟動及進程調控受諸多內外因素影響。小麥生長後期葉片衰老與籽粒形成和灌漿成熟同步進行，葉片早衰嚴重影響產量和品質，而延長葉片功能期、延緩早衰則顯著改善主要產量品質性狀。本課題組鑑定出的兩個衰老相關轉錄因子TaWRKYA和TaWRKYB定位於細胞核中，具有轉錄激活活性。在葉片自然衰老和黑暗誘導的衰老過程中上調錶達，它們過表達導致擬南芥葉片提前衰老。本項目擬通過衰老信號誘導下的基因表達水平分析、靶基因及調控網路分析、過表達和CRISPR/Cas9轉基因材料表型分析，揭示WRKY介導的衰老信號途徑、靶基因作用位點，探討其調控葉片衰老的分子機理。本項目預期研究結果將揭示WRKY參與小麥葉片衰老調控的分子機理，為小麥育種和遺傳改良提供重要的理論依據。

結題摘要

衰老是葉片發育的最後階段，其啟動及進程調控受諸多內外因素影響。轉錄因子在葉片衰老啟動、進程調控和信號轉導過程中發揮重要作用。小麥生長後期葉片衰老與籽粒形成和灌漿成熟同步進行，葉片早衰嚴重影響產量和品質，而延長葉片功能期、延緩早衰則顯著改善主要產量品質性狀。本課題組鑑定出的兩個衰老相關轉錄因子TaWRKYA和TaWRKYB定位於小麥細胞核中，具有轉錄激活活性。在小麥開花灌漿階段，與幼穗、莖段、根等相比，它們在旗葉中具有高水平的表達。在葉片自然衰老和黑暗誘導的衰老過程中上調錶達，在ABA、MeJA、SA等激素處理下，表達水平明顯提高。將TaWRKYA和TaWRKYB基因過表達在擬南芥和二穗短柄草中，轉基因植株表現出提前衰老的表型，葉綠素含量、離子滲透值、ROS積累等生理生化指標分析，和SAG12、SEN4、RBCS等衰老標記基因的qRT-PCR分子水平分析結果暗示TaWRKYA，TaWRKYB基因在葉片衰老中發揮正調控功能。在小麥中，我們建立和最佳化了BSMV介導的VIGS沉默體系，轉基因小麥葉片的衰老進程得到了顯著延緩。過表達轉基因材料在ABA、MeJA、SA等激素處理下，葉片衰老進程顯著加速。這些激素信號通路中關鍵基因的表達水平發生明顯變化，表明TaWRKYA，TaWRKYB基因可能參與這些激素的信號轉導過程。我們正在利用Chip-PCR、EMSA、BiFC等方法進行驗證。研究結果將明確TaWRKYA，TaWRKYB基因所介導的衰老信號途徑，為揭示WRKY調控小麥葉片衰老的分子機理奠定基礎，為基於葉片衰老調控的小麥分子育種提供功能明確的具有自主智慧財產權的基因源和材料。