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《东北林业大学》 2016年
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杨树转录因子ERF76基因耐盐功能研究

姚文静  
【摘要】:转录因子以反式作用因子的形式与基因启动子序列中的顺式作用元件特异性结合,通过与其他相关蛋白之间的互作来激活或者抑制转录,从而调控下游靶基因的表达。ERF家族基因是一类植物中特有的与植物生长发育和生物、非生物胁迫应答相关的转录因子基因。通过RNA-Seq方法筛选杨树中应答盐胁迫的ERF基因,结果显示在所有上调表达的ERF家族基因中,转录因子ERF76基因的相对表达量变化最显著。利用RT-qPCR对ERF76基因在3个不同组织和5个不同盐胁迫时间点的时空表达模式进行分析,结果显示ERF76基因在根茎叶中均有表达,在根中相对表达水平最高,依次是叶和茎,在胁迫3-36 h时间段内,该基因在根茎叶中相对表达水平达到峰值的时间点均在12 h。利用巢式PCR从小黑杨基因组中克隆出ERF76基因上游1.5 kb的DNA序列。元件预测显示,ERF76基因启动子序列中包含转录、植物胁迫应答和植物生长发育相关的顺式作用元件。利用酵母单杂交鉴定与ERF76基因启动子互作的蛋白包括转录、氧化还原酶活性、植物防御和应激反应、植物生长发育相关蛋白。利用RT-qPCR.GUS染色和GUS荧光定量检测转基因拟南芥中不同启动子片段驱动GUS基因表达情况,结果表明不同长度的ERF76启动子片段具有不同转录激活活性和应答盐胁迫功能。利用RT-PCR从小黑杨中克隆出1537 bp编码ERF76基因的cDNA片段。亚细胞定位结果显示ERF76蛋白定位在细胞核中。利用农杆菌介导的叶盘转化法获得CaMV35S启动子驱动下的ERF76基因过表达转基因烟草和转基因小黑杨。在盐胁迫条件下,转基因烟草和转基因小黑杨的株高、根长、鲜重、抗氧化酶活性、抗逆境保护分子含量和相对含水量均高于非转基因株系,植物体内活性氧的积累和相对电导率均低于非转基因植株。转基因杨树与野生型杨树相比具有明显的表型差异,转基因杨树中的ABA和GA相对含量明显高于野生型。转基因杨树中ERF76基因、一些胁迫相关基因及植物激素合成相关基因的mRNA丰度显著高于非转基因杨树。转基因杨树和野生型杨树转录组分析结果表明375个差异表达基因(DEGs)包括268个上调表达基因和107个下调表达基因,其中上调表达基因中包含16个转录因子基因和45个植物抗逆相关基因。综上表明杨树转录因子ERF76基因是一个盐胁迫诱导表达基因,在杨树生长发育和应答盐胁迫过程中具有重要作用。ERF76基因过量表达的转基因植物通过调控抗逆相关基因和植物激素合成相关基因的表达,促进了转基因植株生长发育,提高了转基因植株的耐盐胁迫能力。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S792.11;Q943.2

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1 姚文静;杨树转录因子ERF76基因耐盐功能研究[D];东北林业大学;2016年
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