转录调控因子OsWRKY23、AtWRKY14的功能研究

【摘要】：转录调控因子WRKY基因家族是植物特有的超级基因家族,在其蛋白质N-端含有高度保守的氨基酸序列WRKYGQK和CX4-5 CXnHXH/C(X为任一氨基酸),属于锌指型(Zinc-finger type)转录调控因子,并通过结合靶基因启动子区域W盒(T)TGACC(A/T)核苷酸序列而调控相应基因的表达,发挥其多效的分子生物学功能。 水稻是重要的农作物,有关水稻WRKY基因家族参与植物抵抗逆境胁迫的作用机制的研究还处于起步阶段。我们利用RT-PCR扩增技术,从低温(4℃)诱导的水稻叶片总RNA之中扩增获得cDNA片段,通过cDNA文库筛选及随后的序列分析等技术,获得13个WRKY基因全长cDNA.在所获得的13个WRKY基因之中,有9个WRKY基因在低温(4℃)诱导的水稻cDNA文库之中高拷贝存在,而另外4个WRKY基因则以低拷贝存在。这预示着其中9个受非生物逆境诱导表达的WRKY基因,可能在水稻抗逆境诱导反应之中起着调控作用。逆境表达谱分析显示,其中10个wRKY基因的表达受到NaCl,PEG,低温(4℃)和高温(42℃)等4种非生物逆境因子胁迫的影响,但其诱导表达模式不论在逆境因子种类还是在诱导时间上均存在着很大的差异,这种基因诱导表达模式的差异可能体现于它们之间的生物学功能的差异。 利用Northern blot技术检测稻瘟病接种水稻叶片中已有13个WRKY基因的表达情况发现OsWRKY23受稻瘟病强烈诱导。进一步详细分析显示OsWRKY23受稻瘟病和植物抗病反应的重要信号分子SA强烈诱导表达,并在衰老叶片中大量积累,预示其可能在水稻抗病及衰老过程中起一定的调控作用。在此基础上,我们构建获得了CaMV 35S:OsWRKY23转基因拟南芥植株,进一步研究显示,Os WRKY23在SA调节抗病信号途径中起正调控作用,提高拟南芥对番茄细菌性叶斑病(P.syringae)的抗病性,但其对JA/ET信号分子起主要调控作用的真菌灰霉孢(Botrytis)抗病性没有提高,说明不同的病原引发各自独特的抗病机制。同时,转基因拟南芥植株在黑暗诱导条件下叶片衰老加速,而外源喷施乙烯合成前体氨基环丙烷羧酸(ACC)并不能影响转基因植株的衰老进程。 植物病毒作为重要的病原物,可通过多途径传播,在全世界范围内引起农作物严重的病害。WRKY基因广泛参与植物抗病信号途径的建立,但是WRKY基因与植物病毒互作方面的研究报道很少。烟草花叶病毒TMV-Cg是拟南芥与病毒亲和互作的模式病毒,可以在植株体内各个组织中积累。而我们发现,本来在叶里没有表达的拟南芥AtWRKY14经可侵染十字花科植物的烟草花叶病毒TMV-Cg接种诱导后在叶中大量累积。高表达AtWRKY14基因能够显著提高拟南芥抗TMV-Cg病毒的抗病性,而相应的突变体植株表现出更为快速的病毒扩散速度与更加严重的发病症状。