水稻AP2-EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因OsASIE1抗逆功能分析.pdf

1、非生物脅迫是限制農(nóng)作物產(chǎn)量增加的主要因素之一,發(fā)掘參與植物脅迫應答反應相關的基因,對于揭示植物的脅迫反應機理和利用基因工程方法培育新的作物抗逆品種具有重要意義。在長期進化過程中,植物在分子、細胞、生理和生物化學水平上發(fā)展出多種機制應對逆境脅迫,其中轉(zhuǎn)錄因子作為上游調(diào)控基因在植物的脅迫應答途徑中扮演重要的角色。作為植物轉(zhuǎn)錄因子大家族之一,AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子家族在植物發(fā)育、激素、病原反應及非生物脅迫如干旱、高鹽、低溫應答方面起重要作

2、用。同時,泛素化在多種生物過程中也具有重要作用,研究表明泛素化在植物非生物脅迫應答中發(fā)揮作用。為了鑒定與水稻中與非生物脅迫抗性相關的AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子和E3連接酶基因,本研究對本實驗室非生物脅迫下的表達譜芯片數(shù)據(jù)篩選到的脅迫誘導表達的AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因和E3連接酶基因進行進一步的功能驗證。
　　 1.利用Real-time PCR分析了芯片分析篩選出的早脅迫下8個表達上調(diào)的AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因在典型

3、抗逆水稻中非生物脅迫前后的表達情況。結(jié)果表明大部分AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因在典型抗逆水稻品種中的表達模式與脅迫敏感水稻日本晴基本相同,而且在脅迫前后的表達量和日本晴相比差異也不太顯著。但是有些基因經(jīng)脅迫處理后在日本晴中的表達量下降,在抗逆水稻品種中的表達量反而上升,如Os03g08470和Os07g42510經(jīng)干旱處理后在日本晴中的表達量稍下降,而在抗旱品種IRAT109中表達量上升,這些基因有可能參與抗逆水稻品種特有的脅迫應答反

4、應途徑。OsASIE1經(jīng)干旱、高鹽、冷脅迫處理后無論是在葉片中還是在根系中表達量都增加,OsASIE1在低溫、高鹽和PEG脅迫下的表達量變化譜分析表明OsASIE1在干旱和高鹽脅迫后表達量迅速增高且維持在較高水平,這表明OsASIE1很有可能參與水稻脅迫反應的早期應答。
　　 2.利用凝膠遷移率實驗(Electrophoresis mobility shift assay,EMSA)分析了三個AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子(Os03

5、g08460、Os03g08470和OsASIE1)的AP2保守域能否結(jié)合干旱應答順式作用元件DRE(dehydration-responsive element)和乙烯應答元件GCC box(Ethylene Response element),進而推斷它們的功能。結(jié)果表明OsASIE1轉(zhuǎn)錄因子的AF2結(jié)構域能夠結(jié)合DRE和GCC box序列。
　　 3.構建了三個AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因(Os03g08460、Os03

6、g08470和OsASIE1)和四個E3連接酶基因(Os07g47590、Os04g44820、Os04g01490和Os10g40490)的超表達載體以及兩個AP2／EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因(Os03g08460,Os03g08470)和兩個E3連接酶基因(Os04g44820,Os10g40490)RNA干擾載體,并進行遺傳轉(zhuǎn)化,得到所有載體的水稻轉(zhuǎn)基因植株。超表達轉(zhuǎn)基因植株的表型鑒定表明在水稻中超表達OsASIE1能夠改善水稻耐鹽脅