小麦二酰甘油激酶TaDGKs参与盐与干旱应答反应的研究

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植物的肌醇磷脂信号系统广泛参与了植物的生长发育过程以及对各种生物和非生物胁迫刺激的应答反应。二酰甘油激酶(DGK)是肌醇磷脂信号系统中的重要组分之一,催化磷脂酶C(PLC)的作用产物DAG磷酸化形成植物特色的第二信使分子磷脂酸(PA)。目前在多种植物中发现该家族的基因成员受不同胁迫诱导后表达量发生改变,成为应答胁迫反应的重要信号分子。本文利用DGK的抑制剂R59022,证实了TaDGKs被抑制后降低了小麦幼苗生长时期对盐或干旱胁迫刺激的耐受性。检索小麦基因组数据库,获得21条TaDGKs同源序列,根据序列扩增结果选择了其中两个成员TaDGK2-A和TaDGK3-A做了深入分析。首先检测了两个基因转录水平的表达特征,发现两个基因在幼苗期表达相对较低,但在盐和干旱刺激下表达受到诱导,刺激处理12小时表达量达到高峰,盐胁迫导致TaDGK2-A表达量提高了25倍,干旱胁迫下TaDGK3-A提高了32倍;利用模式生物拟南芥体系,将两个目标基因进行表达载体的构建和遗传转化,获得了两个基因分别在拟南芥中的高表达株系,表型分析后确认,发现小麦TaDGK2-A、TaDGK3-A在拟南芥中高表达后,在盐胁迫环境中,TaDGK2-A转基因种子的萌发率略高于野生型,而TaDGK3-A的终萌发率较野生型提高了1倍;在干旱胁迫环境中,种子的萌发速率高于野生型。植物中DGK与PLC在同一条信号途径中发挥作用,本文进一步分析了两个目标基因与TaPLC1/2的互作关系,结果显示,虽然TaDGK2-A、TaDGK3-A、TaPLC1和TaPLC2均在质膜上表达,TaDGKs和TaPLCs之间却没有直接的相互作用,但是在质膜上有共定位表达特征。上述实验结果为两个目标基因参与植物应答盐、干旱反应的生物学功能提供了分子水平的体内证据,同时为TaDGK与其上游的TaPLC共同作用模式的阐释提供了实验数据。
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