玉米HD-Zip家族轉(zhuǎn)錄因子Zmhdz4的抗逆功能研究.pdf

1、玉米是世界上重要的糧食作物之一，干旱、高鹽、高溫等逆境脅迫會(huì)嚴(yán)重影響玉米的產(chǎn)量。隨著基因工程育種技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)基因工程技術(shù)提高作物在逆境脅迫下的耐受力，培育具有較強(qiáng)抗性的作物新品種，已成為目前植物抗逆遺傳改良的一個(gè)研究熱點(diǎn)。HD-Zip蛋白是近幾十年來(lái)發(fā)現(xiàn)的高等植物中特有的一類轉(zhuǎn)錄因子，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中具有重要的作用，研究發(fā)現(xiàn)HD-Zip參與植物各種非生物脅迫的應(yīng)答反應(yīng)和生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。本研究選取了玉米中一個(gè)受干旱強(qiáng)烈誘導(dǎo)的H

2、D-Zip家族基因Zmhdz4，通過(guò)對(duì)該基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、表達(dá)模式分析、亞細(xì)胞定位、轉(zhuǎn)錄活性及轉(zhuǎn)基因植株的生理生化分析，研究Zmhdz4在植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫應(yīng)答反應(yīng)中的功能和作用機(jī)制，結(jié)果如下：
　　1．基因結(jié)構(gòu)和序列分析發(fā)現(xiàn)該基因具有典型的HD和Zip結(jié)構(gòu)域，兩個(gè)結(jié)構(gòu)域高度保守，其中Zip結(jié)構(gòu)域每隔7個(gè)氨基酸就出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸殘基，并且重復(fù)6次。
　　2．從玉米B73自交系中克隆了一個(gè)受干旱強(qiáng)烈誘導(dǎo)的候選基因Zmhdz4，序列分

3、析該基因cDNA全長(zhǎng)786bp，編碼261個(gè)氨基酸。誘導(dǎo)表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn)，該基因受NaCl和外源ABA的誘導(dǎo)；組織表達(dá)模式分析，該基因在玉米根、莖、葉、雄穗、花絲、苞葉和果穗中均有表達(dá)，且在葉片中的表達(dá)量最高。
　　3．亞細(xì)胞定位分析發(fā)現(xiàn)Zmhdz4是一個(gè)核定位蛋白，酵母單雜交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該基因具有轉(zhuǎn)錄活性，同時(shí)對(duì)其活性區(qū)域進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)該基因轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域位于1至54個(gè)氨基酸之間。
　　4．利用組織培養(yǎng)的方法產(chǎn)生了Zmhdz4

4、過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻植株，相比較于對(duì)照植株，轉(zhuǎn)基因植株在正常生長(zhǎng)條件下沒(méi)有明顯的表型差異；然而受到干旱脅迫處理后，過(guò)量表達(dá)該基因可以明顯提高轉(zhuǎn)基因植株的耐旱性；丙二醛、相對(duì)電導(dǎo)率和游離脯氨酸等相關(guān)生理生化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果顯示干旱脅迫下轉(zhuǎn)基因植株的膜脂過(guò)氧化程度較低，細(xì)胞損傷程度較小。
　　5．ABA敏感性試驗(yàn)結(jié)果顯示過(guò)量表達(dá)該基因提高了轉(zhuǎn)基因植株對(duì)外源ABA的敏感程度，在同等條件下與對(duì)照植株相比，轉(zhuǎn)基因植株根長(zhǎng)和莖高受抑制的程度較大。

5、r>　　綜上所述，本研究從玉米B73自交系中克隆了Zmhd4基因，并對(duì)其進(jìn)行功能分析。該基因具有典型的HD和Zip結(jié)構(gòu)域，誘導(dǎo)表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn)該基因可以受干旱、NaCl和外源ABA的誘導(dǎo)；表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn)該基因在玉米中組成型表達(dá)，且在葉片中表達(dá)量最高；亞細(xì)胞定位分析該基因是一個(gè)核定位蛋白，并且具有轉(zhuǎn)錄活性，活性區(qū)域位于1-55個(gè)氨基酸之間；過(guò)量表達(dá)該基因可以提高植株對(duì)干旱的耐受力。通過(guò)對(duì)Zmhd4的功能研究，從而為解析玉米抗逆機(jī)制奠定理