香蕉（Musa acuminata L.）属于单子叶草本植物,分布于热带和亚热带地区,是全世界最受欢迎的鲜果之一。但我国香蕉产业受到香蕉枯萎病的严重危害。同时香蕉的根系较浅,且叶片常绿,需水量大,易受干旱胁迫,严重影响果实的产量和品质。因此,挖掘抗逆基因,通过分子育种培育香蕉抗逆新品种,从而增强对逆境环境的适应性,促进香蕉产业健康发展。作为植物界重要的转录因子, WRKY在植物生长发育及响应各种胁迫中扮演着重要角色。本研究分析MaWRKY24和MaWRKY80在香蕉枯萎病和干旱胁迫下的表达水平,并将MaWRKY24和MaWRKY80在拟南芥中进行异源表达,探索它们在响应胁迫过程中所发挥的生物学功能。主要结果如下:1经qRT-PCR分析,MaWRKY24表达受香蕉枯萎病的调控,3 h和51 h显著上调,27 h显著下调;随着干旱胁迫加剧,MaWRKY80表达水平显著上调。2将MaWRKY24和MaWRKY80连接到pEGAD载体,通过农杆菌介导法使其在烟草叶片中瞬时表达,观察其亚细胞定位,发现这2个基因仅定位于细胞核。利用烟草叶片原生质体进行双LUC活性得知,W-box能影响MaWRKY24和MaWRKY80转录激活活性。3在香蕉原生质体中瞬时表达MaWRKY24,MaATG8f和MaATG8g表达水平显著高于空载35::GFP。通过双LUC荧光素酶报告实验表明,MaWRKY24可激活MaATG8f和MaATG8g启动子活性。借助生物信息学分析表明,MaATG8f启动子中存在两个W-box,MaATG8g存在一个W-box。通过ChIP-PCR和EMSA发现,MaWRKY24通过直接结合MaATG8f和MaATG8g的启动子区域W-box,并作为MaATG8f和MaATG8g的转录激活因子。4为了进一步研究MaWRKY24和MaATG8f/g对Foc 4侵染的反应,获得MaWRKY24和MaATG8f/g过表达拟南芥。在Foc 4侵染下,与野生型拟南芥相比,MaWRKY24和MaATG8f/g过表达不利于拟南芥幼苗生长,降低植物体内相对叶绿素含量,增加植株体内H2O2和O2-相对含量。可见,MaWRKY24和MaATG8f/g在转基因拟南芥中对Foc 4侵染起负调控。5在干旱胁迫下,MaWRKY80过表达株系仍然维持良好的生长并无萎蔫。此外,MaWRKY80过表达株系的存活率显著高于野生型,野生型、OE-3和OE-6拟南芥的存活率分别为26.3%、92.2%和90%。同时,MaWRKY80过表达株系的离体叶片失水率显著低于野生型离体叶片失水率。OE-3和OE-6拟南芥MDA含量也低于野生型拟南芥含量。6在干旱胁迫下,MaWRKY80转基因增加抗氧化酶活性及抗氧化物质含量,从而使叶片的ROS水平明显低于野生型。此外,MaWRKY80通过调节NCEDs表达和ABA的生物合成来调节气孔运动和叶片保水能力,降低蒸腾速率,提高水分利用率及同化率。7 ChIP-PCR和EMSA证实MaWRKY80能与At NCEDs启动子中的W-box和MaNCEDs中W-box的直接和特异性相互作用,从而调节ABA的水平,起到了抗旱胁迫的正向调节作用。综上所述,本研究鉴定了2个MaWRKYs,并鉴定潜在靶基因,解析其在香蕉逆境中的功能,最终解析了MaWRKYs参与植物逆境反应中的新机制,为培育香蕉抗逆新品种提供候选基因。