葡萄VvABF2基因在拟南芥渗透胁迫中的功能分析

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葡萄(Vitis spp.)是世界上栽培最为广泛的果树之一,同时也是一种重要的经济作物,世界年产量达到7亿吨,收获面积超过7亿公顷,葡萄自古以来都深受人们的喜爱,葡萄种植主要用于鲜食葡萄、酿制葡萄酒、晒制葡萄干等,尤其是用其酿的葡萄酒更是世界闻名。然而,在果树的栽培过程中经常会遭遇干旱,高温,冷害,病害以及土壤盐渍化等逆境胁迫,严重影响葡萄的正常生长发育。研究表明,bZIP转录因子在植物应对非生物胁迫反应中可以有效调控胁迫相关功能基因的表达,以提高植物的抗逆性。本研究从葡萄品种‘黑比诺’(PN40024)中克隆了一个bZIP基因,即I’vABF2,并通过蘸花法转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),对转录因子的功能进行了研究。主要研究结果如下:1.通过对葡萄基因组数据库的分析以及bZIP基因家族的系统进化树的研究发现,葡萄中的VvABF2基因受干旱诱导最显著,所以设计引物,并以从葡萄叶片RNA反转录后得到的cDNA为模板,从黑比诺葡萄中克隆了VvABF2基因。在进化树中,该基因与拟南芥AtABF基因同源性较高,因此给其命名为VvABF2。VvABF2开放阅读框长度为1344bp,编码447个氨基酸,预测的分子量大小为47.88 kDa,等电点为9.41。本文进行了葡萄VvABF2基因在不同逆境胁迫下的功能验证。2.以异源表达VvABF2的转基因拟南芥株系为试验材料,进行非生物胁迫处理,来探究转基因拟南芥的抗逆性。结果表明:喷ABA的干旱处理和高盐处理后野生型和转基因拟南芥的表型差异明显,盐处理10天后,野生型叶片普遍出现黄化,而转基因拟南芥相对长势好;20天后,野生型拟南芥全部死亡,而转基因拟南芥株系存活数较多,明显比野生型拟南芥耐盐;模拟干旱且喷ABA处理一周后,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥来说,长势相对好一些;而模拟干旱不喷ABA处理一周后,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥表型没有太大的差异,长势都很差,说明转基因拟南芥的抗旱性是依赖外源ABA刺激的。因此,证明了VvABF2转录因子在植物体内响应非生物胁迫中具有重要的功能,其中对响应干旱胁迫最为明显。为了进一步探索VvABF2转录因子基因在干旱胁迫中的响应途径,本研究对模拟干旱和高盐处理后的转基因拟南芥和野生型拟南芥的生理指标进行了测定,另外,观察了处理后叶片上的气孔大小及密度情况。高盐处理后,相比野生型拟南芥来说,转基因拟南芥含有较低的MDA含量,转基因拟南芥含有较高的SOD/POD/CAT等抗氧化酶活性;除此之外,转基因拟南芥还具有较高的脯氨酸含量;在模拟干旱处理后,同样地,转基因拟南芥具有较高的抗氧化酶活性和脯氨酸含量,较低的MDA含量,这些结果表明转基因拟南芥植株通过增强活性氧ROS的清除能力、抑制活性氧(ROS)的积累来调控与抗逆有关的基因表达,已达到提高植物的抗逆性。
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