ZmCBL1/9在逆境胁迫下的功能及6个ZmERFs的表达模式分析

来源 :河南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeffery2010
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CBLs(calcineurin B-like proteions)是植物特有的一类钙信号感受器,与其下游靶标蛋白CIPKs(CBL-interacting proteions kinase)一起参与植物对生物和非生物逆境胁迫的响应,近年来成为研究的热点。前期研究表明,ZmCBL1和ZmCBL9都能与ZmCIPK8相互作用,响应干旱胁迫,但是这两个基因在逆境胁迫中的具体功能并不清楚。本研究通过序列分析发现,ZmCBL1和ZmCBL9的相似度高达90%,通过转基因技术发现过表达的转基因拟南芥增强了对非生物胁迫的耐性。同时,克隆并分析了6个玉米ERF基因在3种不同激素处理下的表达模式。研究结果如下:(1)对拟南芥ZmCBL1和ZmCBL9过表达转基因植株在早期萌发、幼苗期以及成熟期分别进行了多种胁迫处理。结果发现:在萌发期,苷露醇、NaCl、2μMABA和低钾胁迫下,ZmCBL1和ZmCBL9过表达转基因种子相比野生型种子均萌发快、长势好。幼苗期,转基因幼苗表现出了对苷露醇的显著抗性,且对ABA和NaCl的抗性略微提高。成熟期土壤胁迫结果显示,ZmCBL1、ZmCBL9都能提高植株耐盐性,ZmCBL1还能提高植株的抗旱性,ZmCBL9则不太明显。利用20mg/L乙烯利处理萌发期种子,结果发现,野生型拟南芥的黄化幼苗发生明显的“三重反应”,而过表达转基因幼苗虽有影响但没有抑制上胚轴伸长,也未完全抑制其根的生长,表明ZmCBL1和ZmCBL9过表达转基因植株降低了对乙烯利的敏感性。结果表明:ZmCBL1和ZmCBL9能够增强转基因拟南芥对多种非生物胁迫的抗性,但在不同发育阶段,功能有所差异。(2)以玉米郑单958总DNA为模版,PCR扩增分别获得了CBL1和CBL9的5’端上游的启动子序列,并构建了pCAMBIA1931+pro-CBL1/9重组质粒,浸染拟南芥花絮得到转基因植株。GUS染色表明:种子萌发前期没有明显活性,子叶变绿以后启动子活性开始升高。pro-ZmCBL1在正常情况下主要在四叶期幼苗的下胚轴近叶端和子叶尖部叶脉顶端表达;pro-ZmCBL9在正常情况下主要在四叶期幼苗的下胚轴近叶端、子叶叶脉和真叶中表达。在苷露醇、NaCl、ABA、乙烯利、AgNO3处理下,GUS活性也有较为明显的变化。特别与单独的甘露醇胁迫相比,AgNO3处理的苷露醇胁迫下的GUS活性有了显著的下降,这暗示:CBL1和CBL9的启动子活性受多种非生物逆境胁迫的调控,而且乙烯信号可能介导了CBL1和9参与的逆境胁迫响应过程,推测乙烯信号通路和CBL-CIPK信号系统具有交叉作用。(3)用序列分析的方法分离和鉴定了六个玉米ERF基因,分别命名为ZmERF4、26、28、64、89和202。基因结构分析显示,ZmERF与拟南芥中的是有区别的。系统发育分析显示,ZmERFs与OsERFs的亲缘关系更加亲近,而与AtERFs的关系则稍远。表达分析表明,在ET处理之后,这六个ZmERFs的mRNAs水平在叶中都是先积累后下降的,但其中四个基因(ZmERF4、28、64和89)在玉米根中都是呈现负调控的。在ABA和JA处理之后,六个ZmERFs的mRNAs水平在叶中都发生了或多或少的变化,但是大部分基因在根中的表达量没有明显变化,特别是在JA处理之后。这些结果暗示着,ZmERFs可能在玉米根和叶的激素信号通路中扮演着重要角色。
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