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《毛白杨PtoWOX1112a基因的抗逆功能研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、毛白杨PtoWOX11/12a基因的抗逆功能研究植物受到干旱、盐胁迫后,体内会产生一系列的生理生化变化,包括重建细胞的离子平衡、修复机体伤害、协调生长调控等,在这个过程中信号转导因子、转录因子发挥着重要作用。它们能够接受信号并传递给下游转录因子来调控基因的表达。WOX转录因子家族是植物特有的转录因子,在生长发育的过程中发挥着重要的作用,如植物形态建成、干细胞分裂和分化的维持以及不定根形成和伸长等。多年生木本植物,具有独特的生长发育过程,且需要长期应对非生物胁迫环境,但WOX家族在胁迫应答中的作用研究甚少。本文研究了毛白杨(PopulustomentosaCarr.)PtoWOX11/1
2、2a基因在盐、干旱胁迫下的表达模式,通过酵母单杂交文库筛选获得了一个PtoWOX11/12a基因的上游调控因子PtoAP2,可能是接受环境胁迫反应的一条途径。与对照相比,过表达PtoWOX11/12a转基因杨树拥有庞大的根系,进而提高杨树的耐盐、抗旱能力。主要的研究结果如下:1.qRT-PCR分析结果显示,盐、干旱胁迫处理下,PtoWOX11/12a基因在毛白杨组培苗的根和叶中表达量显著上调。同样,ProPtoWOX11/12a::GUS转基因杨树盐、干旱胁迫处理后,GUS染色结果与qRT-PCR结果一致,在盐或干旱处理后,蓝色主要出现在根和叶中。这说明PtoWOX11/12a能够受到
3、盐、干旱胁迫诱导表达。2.利用酵母双杂交系统研究发现PtoWOX11/12a蛋白具有转录激活活性,且其转录激活区位于C端129-255aa。表明PtoWOX11/12a是一个典型的转录因子。3.利用酵母单杂交系统,筛选获得一个与PtoWOX11/12a基因启动子上DRE顺式作用元件特异性结合的AP2/ERF类型转录因子(命名为PtoAP2);利用拟南芥原生质体瞬时转化实验进一步证实了PtoAP2通过DRE元件结合到PtoWOX11/12a基因启动子上,进而激活PtoWOX11/12a基因的表达;此外,qRT-PCR分析显示PtoAP2和PtoWOX11/12a基因在响应盐和干旱胁迫时的
4、表达模式相同。这些结果说明胁迫信号可能通过PtoAP2调控PtoWOX11/12a基因的表达,从而改变植物的生长发育,应对胁迫环境。4.过表达PtoWOX11/12a转基因杨树除了影响不定根发生、发育外,叶片宽度显著大于84K杨树,而木质部宽度小于84K杨树,形成层细胞层数增多;抑制表达植株叶长和叶宽都明显小于84K杨树,且叶边缘呈现锯齿状缺刻,木质部宽度同样小于84K对照杨树,但与过表达植株相比,木质部宽度相对变大,形成层细胞层数变少。qRT-PCR结果显示PtoWOX11/12a基因在杨树不定根产生过程中被诱导并持续表达,而生长素合成基因YUCCA1和YUCCA8在诱导培养3天后表
5、达量才迅速增加,但在PtoWOX11/12a转基因植株中表达量升高,在抑制表达植株中表达量降低。这说明PtoWOX11/12a基因调控杨树的生长发育与生长素合成基因相关。5.PtoWOX11/12a过表达促进了转基因杨树不定根的生长和发育,提高了转基因植株的耐盐、抗旱能力,而PtoWOX11/12a抑制表达转基因杨树对盐、干旱极为敏感。在盐和干旱胁迫下,PtoWOX11/12a过表达转基因杨树SOD、POD酶活,脯氨酸、可溶性蛋白、总叶绿素含量和净光合速率,均高于对照,而电导率,H2O2、O2·-和MDA含量均低于对照。将过表达转基因杨树和84K杨交互嫁接,在盐、干旱胁迫后,“84K(
6、砧木)+OE(接穗)”嫁接苗能够正常生长,而“OE+84K”嫁接苗受到明显的胁迫伤害,说明在抗盐、抗旱过程中,发挥关键作用的是转基因杨树的地下根系。因此,PtoWOX11/12a在逆境下诱导表达,通过促进地下部分的增加,相应干旱、盐碱的胁迫。此此此
