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小麦盐诱导表达TaWRKY79、TaWRKY80转录因子基因的克隆及功能分析

田延臣  
【摘要】:干旱、高盐和低温等非生物逆境严重影响了植物的生长发育和限制作物的产量。在逆境胁迫条件下,植物首先要通过多种途径感应环境的变化,然后将环境变化转变为细胞内部的信号,在接受了细胞的内部信号后,转录因子等反式作用因子与顺式作用元件结合来启动抗逆基因的表达,从而提高植物的抗逆性。许多植物逆境胁迫诱导基因的表达都在转录水平上受转录因子和顺式作用成分的调控,因此转录因子也在植物逆境信号传递过程中起着中心调节的作用。 本文克隆了普通小麦的2个盐诱导表达的WRKY转录因子基因,分别命名为TaWRKY79、TaWRKY80以及TaWRKY79的启动子序列。序列分析表明,TaWRKY79基因编码328个氨基酸;TaWRKY80基因编码458个氨基酸;蛋白质保守结构域分析表明2个基因都含有一个WRKY保守结构域,属于ClassⅡ WRKY转录因子家族。在洋葱表皮细胞内瞬时表达实验证明,TaWRKY79与GFP的融合蛋白聚集在细胞核内,表明该基因编码一种核蛋白。同时,我们克隆了TaWRKY79基因的启动子区域,并克隆到含有GUS报告基因的载体上转化拟南芥植株,得到的转基因株系经高盐、ABA、冷处理等处理后,GUS组织化学检测结果显示TaWRKY79基因的启动子被盐、ABA、冷诱导后增强表达。 RT-PCR分析表明TaWRKY79、TaWRKY80在小麦的根和叶中组成型表达,且受PEG、高盐和低温胁迫的诱导表达。表明这两个基因可能会在小麦对逆境胁迫响应中发挥一定作用。 为了研究所克隆基因的生物学功能,通过农杆菌介导法分别获得了上述2个基因的超表达转基因拟南芥株系。结果发现:过表达TaWRKY79、TaWRKY80的转基因拟南芥植株对ABA的敏感性降低,且TaWRKY79的转基因植株提高了对干旱、高盐胁迫的耐受能力,并使转基因植株中AAB1、ICE1、ABA2、ABI1的基因上调表达;超表达TaWRKY80的转基因植株也提高了抗干旱和高盐的能力,同时使转基因植株中ABI5、SOS1、ABI1、ABI2、ICE1、DREB、RD19A基因上调表达;另外,对2个基因的转基因株系进行生理指标测定,结果显示在转基因株系中脯氨酸的含量明显高于野生型。 总之,小麦TaWRKY79、TaWRKY80基因编码具有调节功能的蛋白,并受逆境胁迫因子PEG、高盐、低温的诱导,可能在小麦的生长、发育及逆境胁迫应答信号传导途径中发挥重要的作用。


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