参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

发布时间：2017-07-29 03:09

  本文关键词：参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

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【摘要】：光合作用相关的核基因(photosynthesis-associated nuclear genes,Ph ANGs)可以响应包括光照、干旱、糖以及脱落酸(abscisic acid,ABA)等多种环境信号,目前已发现并报道了多种Ph ANGs启动子上关于光调控的顺式作用元件,但是关于干旱以及ABA等响应元件仍然缺乏系统性研究。本研究主要对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,RBCS)启动子区域响应逆境胁迫的顺式作用元件进行分析。首先从中国春小麦(Triticum aestivum)基因组中分离得到Ta RBCS11基因上游1 839 bp的核苷酸序列,对该启动子进行结构分析的结果表明,转录起始位点位于起始密码子上游59 bp;经Plant CARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如BoxⅠ、G-Box、I-box和GATA-motif等),还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如MYB结合位点(MYB binding site,MBS)、CCAAT-box、乙烯响应元件(ethylene-responsive element,ERE)和赤霉素应答元件(gibberellin-responsive element,GARE-motif)等);从小麦基因组数据库分离得到Ta RBCS11、Ta RBCS13、Ta RBCS10和Ta RBCS14启动子序列,序列比对显示,其具有极高的同源性,同时还发现多个保守光调控元件(如MNF1、GATA-motif、I-box、G-Box和Sp1)位于这4段启动子近侧区(-200bp~ATG);根据Ta RBCS11启动子结构特征及调控元件分布情况,设计5条上游引物及1条下游引物用于启动子缺失片段扩增,长度分别为1 656、1 258、866、533和277 bp;随后对该启动子5'端进行缺失并构建了5个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(β-glucuronidase,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)叶片瞬时表达体系研究酶活变化情况。组织化学染色与酶活分析表明,光能明显提高GUS酶活,进一步分析表明,随启动子片段的缩短,启动子片段上光调控元件缺失,启动子活性依次下降;此外,对不同启动子缺失材料进行干旱、高盐、ABA、黑暗及恢复光照处理,发现干旱、高盐、ABA和黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,-804~-474 bp的区域对该段启动子响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1 597~-1 198bp。本研究验证了Ta RBCS11基因的表达受干旱、高盐、ABA和光调控影响,并鉴定出其启动子上参与响应非生物胁迫的重要调控区域,研究结果为今后深入研究Ph ANGs表达调控机制提供了重要参考。
【作者单位】： 西北农林科技大学生命科学学院;中国科学院水利部水土保持研究所;
【关键词】： 小麦 光合相关核基因(PhANGs) 核酮糖- -二磷酸羧化酶小亚基基因(RBCS)启动子 逆境胁迫
【基金】：国家自然科学基金(No.31271625和No.51479189)
【分类号】：Q943.2;S512.1
【正文快照】： Promoter Functional Analysis of RBCS11 Gene Participate in the AbioticStress Responsible in Wheat(Triticum aestivum)XUE Yuan-Xia1DENG Xi-Ping2YANG Shu-Shen1*1 College of Life Science,Northwest AF University,Yangling 712100,China;2 Institute of Soil and

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本文编号：587203