拟南芥三螺旋转录因子在盐胁迫反应中的功能研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文二。一三年三月申请博士学位』㈣舢U

2、l删IIIII舢IIIII删IIIII舢IIY2381190。拟南芥三螺旋转录因子在盐胁迫反应中的功能研究研究生：王晓红(2006级硕博)导师：张劲松(研究员)陈受宜(研究员)专业：遗传学中国科学院遗传与发育生物学研究所二O一三年三月FunctionalanalysisofArabidopsistrihelixtranscriptionfactorsundersaltstressByXia

3、o—HongWangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofNaturalScienceInstituteofGeneticsandDevelopmentalBiologyChineseAcademyofSciencesMarch，2013独创性声明本人郑重声明：所呈交的博士学位论文“拯直莶三螺旋棱丞固王在垫然迫厦廛史的功篚婴究”，是

4、本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经加以标注和致谢的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品／研究成果，也不包含为获得任何教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本论文研究做出重要贡献的其他个人和集体均已在论文中以明确方式标明并表示谢意。申请学位的论文与资料若有不实之处，本人愿承担一切责任。学位论文作者(需亲笔)签名：习衡弘沙眺硼／；年9夕日摘要拟南芥三螺旋转录因子在盐胁迫反应中的功能研究盐胁迫严重影响了全球的农业生产，因此研究植物耐盐机理，对于在分子水平上改良农作物以提高其耐盐性有着深

5、远的意义。转录因子对于目标基因的转录调控在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要的作用，三螺旋转录因子作为植物中特有的一类小的转录因子家族，在研究初期发现参与了对植物光应答的调控，后续研究发现这类转录因子也参与对植物生长发育、生物胁迫及非生物胁迫的调控，但这个家族基因参与盐胁迫的信号转导的机理还鲜有报道。本研究分析了拟南芥30个三螺旋转录因子基因对盐、旱、冷胁迫以及ABA和ethylene处理的应答模式，并从中选择了GT-4、GT-3a和GT-3b进行了深入的研究，希望进一步深化对拟南芥中三螺旋转录因子参与盐胁迫响应机理的认识

6、。qRT-PCR研究表明，GT-4的表达受到盐、旱胁迫和ABA、ACC等处理的诱导；GT-4在各种器官中广泛表达，在莲座叶片中的表达量最高，根中的表达量最低。与C01．0相比，gt一4突变体无论在1／2MS培养基上还是蛭石中对NaCl处理均是敏感的，而高表达GT-4的转基因株系对NaCl的处理表现出耐性：相对离子渗透率分析表明，NaCl处理后，∥．4突变体的相对离子渗透率明显高于C01．0植物，而高表达GT-4的转基因株系的相对离子渗透率低于C01．0植物，表明GT-4蛋白确实参与了植物盐胁迫的响应过程。我们还发现，正常生长情

7、况下gt一4突变体的开花时间明显晚于C01．0植株，而高表达GT-4的转基因株系与Col一0植物开花时间没有显著差异。亚细胞定位结果表明该蛋白不仅定位在细胞核中，还定位在细胞质中。原生质体系统中的转录活性分析表明GT-4具有转录激活活性，并且N端的转录激活作用最为显著。DNA结合活性分析表明，GT-4蛋白可以与GT-3box、GT-3bbox和MRE4元件结合。同时，我们还检测了Col一0，gt一4突变体和GT-4高表达株系中一些胁迫和开花相关的基因的表达情况。结果表明，RD29A、RAP2．6L、CORl5A、刀和SOCl的

8、表达量在突变体中是被下调的，在转基因株系中上调，由此，我们认为GT-4蛋白可能是通过影拟南芥三螺旋转录因子在盐胁迫反应中的功能研究响这些基因的表达来调控植物盐胁迫和开花的信号转导过程。此外，我们还借助酵母双杂交的方法筛选了与GT-4蛋白有相互作用的蛋白TEM2(AP2／ERF类转录因子)。研究发现，拟南芥中组成型高表达TEM2会导致植物严重的晚花的表型，但是TEM2参与的盐胁迫信号转导至今未有研究。因此，我们进一步探讨了GT-4与TEM2蛋白相互作用参与植物盐胁迫信号转导过程。首先，我们用BiFC和Co．IP的方法进一步验证了

9、GT-4蛋白确实可以与TEM2蛋白在体内互作，并通过激光共聚焦显微镜观察，发现二者共定位在细胞核中。表型分析发现tem2突变体在NaCI处理时较野生型植株表现得更为敏感。我们认为，GT-4可能通过与TEM2互作参与调控植物盐胁的响应和开花过程。对GT-3a和GT-3b也做了研