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McWRKY71调控海棠花青素和原花青素的生物合成应答臭氧胁迫的分子机制

张俊康  
【摘要】:臭氧(O_3)污染在全世界许多地区普遍发生,O_3胁迫给植物造成了一系列氧化损伤,严重威胁到植物的生长发育。花青素和原花青素是广泛存在于植物中的一种次级代谢物,在植物体内起到抗氧化的作用,可以清除植物体内多余的活性氧,起到保护植物的作用。WRKY家族是植物所特有的一个转录因子家族,在植物生长与调控非生物胁迫应答中起到了重要作用,但是关于O_3胁迫下的WRKY基因是如何参与调控花青素和原花青素合成来抵御O_3胁迫的分子机制尚不明确。本研究以‘红久’海棠(Malus‘Hongjiu’crabapple)为试验材料,进行了转录组测序,发现了转录因子McWRKY71被O_3所诱导,随后进行了功能验证,互作基因的筛选以及下游靶基因的鉴定,主要结果如下:1.O_3胁迫下,海棠叶片有明显的红褐色伤斑,NBT染色发现ROS积累,且随着缓解时间的延长,其抗氧化酶活性先升高后降低,MDA含量一直升高。花青素和原花青素的含量均显著升高,在胁迫后第12h达到最高值,利用q RT-PCR检测花青素合成结构基因表达水平,发现在胁迫后第12h,McCHI,McANS,McF3H和McANR的表达量也显著上调并达到最高值,随后降低。2.O_3处理过表达McWRKY71的苹果愈伤和转GFP载体的愈伤组织,在胁迫后第20天,转基因的苹果愈伤拥有更高的抗氧化酶活性,其MDA含量低于对照,NBT染色发现转基因的苹果愈伤中的ROS积累显著低于对照。过表达McWRKY71还会促进苹果愈伤中花青素和原花青素的积累,结构基因Md ANS、Md CHI、Md ANR和Md UFGT表达水平显著升高。3.酵母双杂交和Pull-down分析表明McWRKY71能够与McMYB12互作形成异源二聚体。4.通过酵母单杂交、EMSA实验验证了McWRKY71与McANR的启动子的W-BOX元件结合,进而促进苹果愈伤组织中原花青素的积累。本研究证明了McWRKY71作为花青素和原花青素的正向调节因子,参与调控花青素和原花青素的积累以提高苹果属植物对O_3胁迫的抵抗能力,为WRKY转录因子在调控海棠花青素和原花青素积累应答O_3胁迫方面提供了新的发现。


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1 张俊康;McWRKY71调控海棠花青素和原花青素的生物合成应答臭氧胁迫的分子机制[D];山东农业大学;2021年
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