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水稻OsWTF1和OsWTF2启动子功能分析

李尉  
【摘要】: 水稻OsWTF1和OsWTF2基因属于AP2/ERF转录因子超家族ERF亚家族成员,而AP2/ERF类转录因子能够调节植物对激素、病原菌、低温、干旱、高盐以及辐射等逆境胁迫的分子应答反应。本文主要对这两个基因的启动子部分进行了研究,通过构建不同长度启动子缺失片断的表达载体,驱动GUS报告基因表达,确定启动子上各种元件的功能。主要研究结果如下: 1.根据从Genebank得到的OsWTF1和OsWTF2基因启动子的序列,利用PLACE网站得出,在这两个启动子上除了TATA-box外,还含有大量组织特异性表达相关的元件,如叶肉特异表达相关元件CACTFTPPCA1 (YACT);根特异表达相关元件ROOTMOTIFTAPOX1 (ATATT);茎特异表达相关元件NODCON(CTCTT);花粉特异表达相关元件POLLEN1LELAT52(AGAAA)、GTGANTG10(GTGA);胚乳特异表达相关元件AACACOREOSGLUB1 (AACAAAC)o同时在该序列中还发现了大量与逆境胁迫有关的元件,如ABRE、MYB、MYC、WRKY、ERF识别位点等。 2.从水稻基因组中扩增出OsWTF1启动子(2049bp)及4个不同长度片段缺失启动子(分别为1631、608、474、415bp),同时克隆出OsWTF2启动子(2439bp)及3个片段缺失启动子(分别为1764、1190、724bp)。将这些启动子片断分别与GUS报告基因融合。通过农杆菌介导法转化到水稻中,并得到了转基因材料。 3.GUS组织化学分析得出,pOsWTF1和pOsWTF1-1631能驱动GUS在叶、叶鞘、茎、颖壳、花药、根、果实、愈伤中表达;pOsWTF1-608, pOsWTF1-474, pOsWTF1-415能驱动GUS在茎、颖壳、花药、根、果实、愈伤中表达,但在叶鞘中未表达,且在叶中的表达也很微弱。pOsWTF2、pOsWTF2-1764、pOsWTF2-1190、pOsWTF2-724都能够驱动GUS在叶、叶鞘、茎、颖壳、花药、根、果实及愈伤中表达,而且表达强度基本相当。OsWTF1启动子核心序列位于-415--1bp之间,在-1631--608bp之间的10个CACTFTPPCA1元件可能参与了叶肉特异表达。OsWTF2启动子核心序列位于-724--1bp之间。 4.逆境胁迫处理结果显示,紫外线和高盐处理能使pOsWTF1和pOsWTF1-1631驱动GUS在水稻苗叶中的表达量升高,而pOsWTF1-608、pOsWTF1-474、pOsWTF1-415驱动GUS的表达活性无明显变化。冷和PEG处理能使pOsWTF1、pOsWTF1-1631、pOsWTF1-608、pOsWTF1-474、pOsWTF1-415驱动GUS基因在水稻苗叶中的表达活性均有升高。由此推断在OsWTF1启动子-1631--608 bp之间存在与紫外线和盐胁迫诱导有关的重要元件,该区域的1个DRE、2个ABRE顺式元件、4个GT-1及3个WRKY结合位点可能参与了胁迫诱导反应,在-2049--1631bp之间存在增强子序列。在对pOsWTF2和各缺失启动子转基因水稻苗进行紫外、高盐、冷和PEG处理后发现,GUS活性均有提高。pOsWTF2-724、pOsWTF2-1764和pOsWTF2对各种逆境的响应程度要高些,pOsWTF2-1190响应程度最低,而且pOsWTF2-724对紫外和干旱胁迫的响应程度比pOsWTF2-1764和pOsWTF2高。由此推断,OsWTF2启动子-724--1bp区域的1个GT-1、4个MYB、3个MYC结合位点,以及1个DRE和.2个ABRE顺式作用元件可能参与了胁迫诱导响应,-1190--724bp之间存在负调控元件,而在-1764--1190bp之间存在一些正调控元件。


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