新疆野苹果MsDREB6.2转录因子在干旱应答中的作用机理研究
本文选题：新疆野苹果 + 干旱胁迫 ； 参考：《中国农业大学》2016年博士论文
【摘要】：作物在生命周期中经常会遭受干旱、高盐、极端温度等非生物胁迫,严重影响其生长发育和产量。DREB(dehydration responsive element binding)类转录因子通过特异结合DRE元件,调控下游靶基因,在植物逆境应答中发挥重要作用。目前对此类转录因子的研究主要集中在A-1、A-2和A-5亚组,但对A-6亚组却知之甚少。本研究以国内常用苹果砧木中抗旱能力最强之一的新疆野苹果(Malus sieversii Roem.)为试材,分离得到一个DREBA6同源基因MsDREB6.2,并对其在干旱胁迫应答中的功能和作用机制进行了较为系统的研究。主要结果如下：1.本研究从新疆野苹果中克隆得到10个DREBA-6基因,选择干旱响应最强烈的MsDREB6.2作为候选基因,研究其功能。MsDREB6.2在幼根中表达水平最高,在成熟根中次之。MsDREB6.2的表达还被高盐胁迫诱导。MsDREB6.2转录因子定位在细胞核,具有酵母自激活活性。2.本试验构建了过表达和嵌合抑制子沉默(CRES-T)载体,利用叶盘法转化抗旱性较弱的苹果砧木M26。过表达MsDREB6.2促进根系生长但抑制地上部生长,与典型的细胞分裂素(CK)缺陷植株表型一致。相反,CRES-T沉默MsDREB6.2可在一定程度减轻对地上部的抑制作用,但抑制根系生长。HPLC分析表明,过表达和沉默植株根系中CK浓分别显著低于和高于对照植株。过表达和沉默植株中CK降解基因。MdCKX4a的表达分别显著上调和下调,而CK合成基因MdTPTs的表达差异不显著。凝胶阻滞(EMSA)和染色质免疫共沉淀(ChIP)结果表明MsDREB6.2可分别在体外和体内特异结合MdCKX4a启动子区的DRE元件。上述结果表明,MsDREB6.2通过直接调控MdCKX4a的表达,降低植株根系CK浓度,促进根系生长。3.干旱处理发现,过表达MsDREB6.2显著提高转基因M26植株的抗旱性。相反,CRES-T沉默MsDREB6.2显著降低转基因M26植株的抗旱性。干旱胁迫下,过表达和沉默株系叶片的气孔开度分别显著低于和高于对照植株。同时,操控MsDREB6.2的表达可以影响一系列CK信号基因表达。外源喷施BA处理后,所有植株的气孔开度均增加,而相关CK信号基因(MdHK2、MdHK3a和MdHK4a)的表达也显著上调,说明CK信号基因可能参与MsDREB6.2介导的气孔开度调控。4.干旱胁迫下,过表达和沉默转基因M26植株的根系导水力(L0)分别显著高于和低于对照植株。对转基因和对照植株根系中水通道蛋白基因表达分析发现,MsDREB6.2正调控MdPIPl;3和Mdγ-TIP的表达。EMSA结果显示MsDREB6.2可与MdPIP1:3和Mdγ-TIP启动子区的DRE元件在体外特异结合。HgCl2处理和DTT恢复试验进一步表明水通道蛋白参与了MsDREB6.2介导的干旱胁迫下苹果根系L0的提高。综上所述,本研究证明MsDREB6.2正调控苹果干旱胁迫响应。MsDREB6.2通过上调MdCKX4a的表达,降低苹果根系CK浓度,促进根系生长。一方面,MsDREB6.2上调MdPIP1;3和Mdγ-TIP的表达,增加水通道蛋白活性。根系表面积和水通道蛋白活性的增加提高植株L0,有利于植株在干旱胁迫下对水分的吸收。另一方面,CK浓度的降低导致CK信号基因的表达下调,引起气孔开度变小,使植株在干旱胁迫条件下保持较高的叶片相对含水量,进而提高植株的抗旱性。
[Abstract]:DREB ( dehydration responsive element binding ) transcription factor plays an important role in plant adversity response . The results showed that the expression of MdCKX4a was significantly lower than that of control plants . The results showed that the expression of MdCKX4a was significantly lower than that of control plants .
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S661.1
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，本文编号：1993545
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