野生大豆GsERF耐酸铝功能研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zongbangsheng
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酸性土壤在世界各地广泛分布,铝在酸性条件下会严重破坏植物根部的生长,极大地限制了植物的生长发育。ERF转录因子家族(Ethylene-responsive factor)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物发育和胁迫反应中发挥着多种作用。本研究根据野生大豆BW69耐酸铝基因表达谱克隆基因Gs ERF,对其不同条件下的表达及其生物学功能作深入分析研究,研究结果如下:通过序列分析表明,Gs ERF基因名是LOC100500521,开放阅读框有369bp,编码蛋白含有122个氨基酸,只有一个包含58个氨基酸的AP2/ERF结构域,属于ERF亚家族。通过构建瞬时表达载体,使Gs ERF基因在烟草下表皮细胞中瞬时表达,显示Gs ERF蛋白被定位于细胞核中;通过构建酵母表达载p GBKT7-Gs ERF并将基因转入酵母细胞中,结果显示Gs ERF蛋白具有一定的转录自激活活性。利用qRT-PCR(Quantitative Real-time PCR)技术分析,发现基因Gs ERF受酸铝诱导表达上调,通过在30μM Al Cl3下0 h、1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h不同时间点的处理,发现基因Gs ERF在根尖区段表达量先升高后下降,在4 h时基因Gs ERF表达量可达到最高,约是对照的100倍;设置0μM、25μM、50μM、75μM、100μM不同的铝浓度处理,发现伴随着铝浓度的升高基因Gs ERF的表达量也越来越高,在100μM Al Cl3时基因Gs ERF表达量约是对照的22倍。通过对大豆各组织表达模式的分析,发现在没有铝处理情况下根尖0-1 cm、根尖0-2 cm、茎、叶中Gs ERF基因表达量很低,而在30μM Al Cl3处理下,表达量在各组织中都明显上调,在根尖0-1 cm部位Gs ERF基因表达上调12倍。构建过表达载体和干扰载体转化发根农杆菌K599,利用发根农杆菌诱导大豆毛状根转化,发现在铝处理下,在经过苏木精染色后,过表达株系毛状根根尖着色最浅,而干扰株系毛状根根尖着色最深;通过异源转化拟南芥,筛选出6个过表达株系,在铝处理条件下,Gs ERF转基因拟南芥的根相对伸长率高于野生型拟南芥,Gs ERF转基因株系的主根伸长率达48.2%,且Gs ERF转基因植株中的游离脯氨酸含量高于野生型拟南芥;进一步发现铝胁迫后,在Gs ERF过表达植株中,与ABA响应相关的基因ABI1、ABI2、RD22、ABI4、ABI5和RD29B的表达发生了改变,其中ABI4、ABI5和RD29B在过表达系中的表达量在铝处理后明显高于野生型,而ABI1、ABI2和RD22在过表达系中的表达量在铝处理后明显下降。
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