棉花基因GhWRKY6-like和GhMYB108-like在非生物逆境方面的功能解析

发布时间：2020-04-24 17:18

【摘要】：随着全球气候的改变,干旱和盐胁迫成为当前作物亟待解决的问题。转录因子作为植物信号传递的主要调节因子(如WRKY和MYB),在调节植物响应生物和非生物逆境方面发挥着关键的作用,如干旱,盐和渗透压胁迫。在棉花和拟南芥中,GhWRKY6-like和GhMYB108-like基因参与抵御干旱和盐胁迫。GhWRKY6-like包含5个外显子和4个内含子,1653碱基的开放阅读框编码550个氨基酸的蛋白,该蛋白的等电点(p I)和分子量(Mw)分别为6.95和59.6 kDa。然而,仅具有一个外显子的GhMYB108-like基因的开放阅读框包含807个碱基,编码268个氨基酸组成的蛋白,该蛋白的等电点(p I)和分子量(Mw)分别为5.51和30.3 kDa。GhWRKY6-like和GhMYB108-like都为核定位蛋白。GhWRKY6-like显著性受盐胁迫,聚乙二醇(PEG)和ABA诱导表达,GhMYB108-like显著性受PEG和盐胁迫诱导表达。为了进一步研究GhWRKY6-like和GhMYB108-like基因的功能,两个基因分别构建的超表达载体转化受体拟南芥,同时GhMYB108-like的超表达载体也进行了棉花(Gossypium hirsutum cv.Jin668)的转化。除此之外,通过病毒诱导基因沉默技术(VIGS)分别对GhWRKY6-like和GhMYB108-like进行沉默。我们的研究结果表明,与野生型材料(WT)比较,超表达GhWRKY6-like的转基因材料显著性改善在盐胁迫,甘露醇胁迫和ABA处理下种子萌发率和根长。此外,在土壤种植条件下,超表达株系较野生型材料明显提高抗盐性。超表达材料在盐胁迫处理下积累较少的H2O2和丙二醛(MDA)含量,然而,超表达材料具有更高的脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性。与之相反的是,通过VIGS沉默GhWRKY6-like材料于野生型相比较表现出对盐和干旱胁迫更高的敏感性。此外,一些逆境相关基因在GhWRKY6-like超表达拟南芥中具有更高的表达量,这些基因参与ABA信号(At ABF4,At ABI5,At MYC2)和渗透胁迫(At SOS2,At RD29a,At RD29b)。另一方面,在甘露醇和盐胁迫处理下,超表达GhMYB108-like转基因材料根系生长较野生型材料表现出更加明显的抑制。此外,超表达该基因材料表现出对干旱和盐胁迫更加敏感。超表达材料与野生型材料相比较在逆境处理下积累较多的H2O2和丙二醛(MDA)含量,较低的脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性。在盐和干旱胁迫下,与野生型材料相比,一些盐和干旱胁迫诱导表达的标记基因(GhNHX1,GhRD26,GhSOS3,GhMYB5 and GhWRKY34)的表达量在超表达GhMYB108-like转基因材料中显著被抑制。我们的结果揭示了超表达GhWRKY6-like通过激活活性氧(ROS)清除能力和调控ABA信号传导从而增强拟南芥对盐胁迫的抗性。然而,超表达GhMYB108-like转基因材料通过调节ROS含量从而增强对干旱和盐的敏感性。总之,我们的研究揭示了GhWRKY6-like在植物响应盐胁迫方面扮演着正向的调控作用,然而,GhMYB108-like在植物响应盐和干旱胁迫方面扮演着负向的调控作用。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S562

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本文编号：2639190