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大豆DREB类转录因子基因的克隆及功能研究

李雪平  
【摘要】: 干旱、盐碱、低温和冻害等非生物逆境严重影响了植物的生长和发育。在逆境胁迫下,植物体内通常会发生一系列的生理生化反应。首先,植物通过多种途径感应环境的变化,并将环境变化转变为细胞内部的信息,经过一系列磷酸化级联反应,将信号传递给转录因子,转录因子启动耐逆基因表达,从而提高植物的耐逆性。许多植物基因表达的调控发生在转录水平上,主要受顺式元件和反式因子的调控。因此,转录因子在植物逆境信号传递过程中发挥着重要作用。DREB类转录因子能接受逆境信号并启动逆境应答基因的表达。在本研究中,以大豆和水稻为材料,共克隆了4个DREB的同源基因,分别命名为GmDREBa,GmDREBb,GmDREBc和OsDREB4-2。每个DREB蛋白都含有一个由64个氨基酸组成的AP2保守结构域。经酵母单杂交验证,每个DREB蛋白都能与顺式作用元件DRE结合,启动下游基因的表达。转录激活活性分析表明,GmDREBa和GmDREBb蛋白能够激活下游报告基因的表达,而GmDREBc不能,说明GmDREBc蛋白不具有转录激活活性。基因GmDREBa,GmDREBb和GmDREBc在大豆地上部分分别呈不同水平表达,而在根中检测不到它们的表达。在水稻中,OsDREB4-2基因在穗中表达量较高,根和茎中较低,在叶和鞘中检测不到它的表达。大豆幼苗叶片中,GmDREBa的表达受盐、旱、低温和ABA的诱导,GmDREBb的表达受盐、旱和冷诱导,但不受ABA影响,而GmDREBc的表达仅在根中受盐、旱和ABA的诱导。基因OsDREB4-2的表达在水稻叶片中也不受盐、旱、低温和ABA诱导。转GmDREBb基因的拟南芥在表型上与野生型有所不同。以上结果表明,这4个基因在植物对非生物逆境胁迫应答中可能发挥着不同的作用。


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