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拟南芥转录因子TGA7参与植物响应干旱胁迫的机制研究

吴娟娟  
【摘要】:植物遭受干旱胁迫时,许多基因的表达受到调控,表明转录因子在植物响应干旱胁迫信号通路中发挥重要作用。拟南芥bZIP转录因子家族有75个成员,根据序列保守性分为10个亚族,其D亚族成员TGAs主要参与植物防御病害及生长发育两个过程。本论文工作主要研究拟南芥bZIP转录因子TGA7参与调控植物响应干旱胁迫的机制。 土壤干旱实验结果表明,与野生型相比,拟南芥TGA7的T-DNA插入突变体tga7表现出较野生型较晚出现叶片萎蔫的干旱耐受表型,性状互补实验表明tga7突变体的干旱耐受表型是由于TGA7基因功能缺失引起的。过量表达TGA7的转基因株系对干旱胁迫的耐受性显著降低,同时离体叶片失水实验表明TGA7过量表达株系失水量明显高于野生型,而tga7突变体的失水量明显比野生型慢,说明TGA7参与植物响应干旱胁迫。组织表达分析显示TGA7在气孔中有较强的表达,气孔开度实验结果表明,ABA处理不能诱导TGA7过量表达株系的气孔关闭,而tga7突变体气孔的关闭程度明显高于野生型,推测TGA7可能通过调控气孔运动来响应植物干旱胁迫反应。 离子通道和ABA在气孔运动中发挥重要作用,对tga7突变体和TGA7过量表达株系中离子通道基因、ABA响应基因及ABA合成代谢途径相关酶类基因表达进行检测,qRT-PCR检测结果表明AtBGI的表达量在TGA7过量表达株系中有明显下调,进一步的烟草瞬时转化实验也说明TGA7能够直接抑制AtBG1的表达。 TGA7能识别核心序列为ACGT回文结构的顺式作用元件,对AtBG1启动子区的分析结果表明AtBG1的启动子区含有多个TGA7结合的作用元件,凝胶阻滞实验(EMSA)和染色质免疫共沉淀实验(ChIP)从体外和体内两个方面证明TGA7能够直接结合AtBG1的启动子区。土壤干旱实验中atbg1突变体表现出与TGA7过量表达株系类似的干旱敏感表型,气孔开度实验显示atbg1突变体气孔对ABA处理敏感性降低。AtBG1表达受干旱诱导升高,而在TGA7过量表达株系中这种诱导水平被明显抑制。 综上所述,论文实验结果表明TGA7可能通过直接负调控AtBGl的表达来响应植物干旱胁迫反应。


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