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《中国农业大学》 2005年
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ERF转录因子TSRF1的功能分析

张洪博  
【摘要】:Ethylene Responsive Factors(ERFs)是植物特有的转录因子,具有一个保守的DNA结合域ERF结构域。早期研究认为ERF转录因子是与植物抗病相关的乙烯信号途径的下游调控因子。在植物抗病过程中,ERF转录因子通过与植物抗病相关基因(PR基因)启动子中的GCC-box(核心序列为AGCCGCC)结合调控PR基因表达来提高植物对病害的抗性。近期研究发现ERF转录因子可结合GCC-box调控植物对病害的响应,还可结合非GCC-box顺式作用元件参与植物对低温、干旱和ABA等非生物胁迫相关的应答过程。近年对植物不同信号途径的研究表明,植物对胁迫的应答过程是一个多途径参与的复杂的调控过程,对不同信号途径间相互作用的研究已成为当前植物抗逆研究的热点。然而,到目前为止对ERF转录因子的研究主要侧重于对单一逆境条件的调控,对其在不同信号途径相互作用过程中的调控机制还没有深入的研究。为进一步研究ERF转录因子在植物中的调控功能,本实验窒以GCC-box为bait,通过酵母单杂交从番茄cDNA表达文库中筛选到一个新的ERF转录因子TSRF1(Tomato Stress Responsive Factor1)。研究表明TSRF1不仅参与了植物的抗病过程,而且还调控了植物对非生物胁迫的应答。 TSRF1定位在核内,具有转录激活特性,可以结合植物病害相关的GCC-box和ABA信号途径相关的CE1两种顺式作用元件,并提高这些元件调控的报告基因的表达;Northern Blot实验显示TSRF1的表达可被病害青枯和灰霉,植物激素乙烯、水杨酸和ABA,以及NaCl诱导;这表明TSRF1可能参与了植物生物胁迫和非生物胁迫应答过程。通过转基因烟草对TSRF1在乙烯信号途径中的调控机制的研究表明过表达TSRF1使转基因烟草黄化苗出现组成型的“三重反应”,促进GCC-box调控的抗病基因的表达,并提高了转基因烟草对斑疹、灰霉、青枯等病害的抗性,这些结果表明TSRF1参与了植物乙烯信号途径的调控。对转基因烟草的研究还证明过表达TSRF1提高了CE1顺式作用元件调控基因的表达和一些ABA信号途径相关基因的表达,提高了烟草萌发和根伸长对ABA,NaCl和Mannitol的敏感性,说明TSRF1调控了植物对ABA和非生物胁迫的响应。在研究TSRF1调控乙烯和ABA信号途径相互作用的过程中发现过表达TSRF1同时提高了转基因烟草的乙烯和ABA含量;外源ABA的存在可影响TSRF1的调控过程,并进一步提高烟草的乙烯含量。在非生物胁迫耐性实验中,转基因烟草的生长发育在NaCl、Mannitol或ABA存在时受到抑制,但没有出现白化现象。已有研究表明乙烯和ABA在抑制植物生长过程中具有协同作用。NaCl、Mannitol或ABA对转基因烟草生长发育的抑制可能是因为同时升高的乙烯和ABA含量导致的。对TSRF1的研究增加了我们对ERF转录因子在调控植物乙烯和ABA信号途径互作中的作用的理解。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:Q943

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