荒漠植物花花柴HTR基因家族表达模式及其增强细菌抗逆性分析

【目的】荒漠植物花花柴具有耐盐碱、耐高温等优异的广谱抗逆性,是新疆珍贵的天然抗逆植物种质资源。挖掘花花柴耐极端温度和耐盐基因,系统分析其在高温、低温和高盐胁迫下表达模式以及抗逆性,对于利用该基因增强作物抗逆性、稳产性、丰产性,促进荒漠植物基因资源的发掘利用都具有重要意义。【方法】采用盆栽花花柴幼苗进行不同时长的高温(45℃)、低温(4℃)和高盐(400 mmol/L Na^(+))胁迫处理,采集幼苗的根、茎、叶组织,利用RT-PCR等技术克隆花花柴HTR基因家族(KcHTRs),分析KcHTRs基因表达情况,同时通过原核表达体系分析其抗逆性以及表达蛋白质的最佳诱导条件。【结果】(1)从荒漠植物花花柴高温转录组数据中筛选并克隆了KcHTR基因家族的7个成员,通过构建原核表达载体并诱导表达,明确其cDNA长度在708~789 bp之间,所表达的蛋白质分子量在27~29 kD之间;(2)发现在大肠杆菌BL21最适生长温度37℃下该家族蛋白的最佳诱导表达体系:OD600为0.8,IPTG诱导浓度为0.5 mmol/L,诱导时间为8~10 h;(3)通过对重组大肠杆菌的模拟高温、低温、盐胁迫处理,结果显示KcHTRs能够在一定程度上增强宿主对高温、低温和高盐的耐受性。【结论】KcHTRs具有优异的广谱抗逆性,主要具有耐极端温度的抗逆性,且能够积极响应花花柴植株应对逆境胁迫。

荒漠植物花花柴耐高温相关基因HTR的克隆及表达模式分析

非生物胁迫是导致作物减产甚至植株死亡的重要因素。在所有非生物胁迫因子中,温度是影响植物生长发育的重要因子之一。本研究从荒漠植物花花柴高温胁迫转录组数据中筛选出HTR基因家族,为深入探究该基因家族的结构和功能,克隆了花花柴KcHTRs基因家族的8个成员,重点分析了KcHTR3、KcHTR4基因在高温胁迫下的表达模式。结果发现KcHTR3全长780 bp,编码259个氨基酸,KcHTR4全长771 bp,编码256个氨基酸,KcHTR3、KcHTR4于45℃处理4 h时,在叶器官中表达量最高,两个基因的表达均呈高-低-高的趋势,表明植物在应对高温胁迫时表现出耐受-响应-适应的能力,这为荒漠植物抗逆基因资源的挖掘与利用提供了研究基础。

花花柴抗逆相关转录因子WRKY的鉴定及分析

WRKY转录因子作为参与生物或非生物胁迫应答的重要基因家族,在植物逆境胁迫的响应过程中起着重要作用。花花柴作为沙漠植物,具有极强的广谱抗逆性,发掘并应用花花柴的抗逆基因资源对研究植物逆境生物学及抗逆性分子育种具有重要意义。本研究通过对沙漠植物花花柴的转录组学分析,筛选出与高温胁迫相关的15个差异表达的WRKY基因。并将这15个基因与拟南芥、水稻的WRKY基因构建系统发育树,通过对同亚族同源性较高的基因功能及其顺式作用元件的功能预测,推测花花柴WRKY基因可能参与了极端温度、干旱、高盐、病原菌等逆境胁迫响应,并对与高温胁迫响应相关的2个花花柴WRKY基因进行表达模式分析。该结果将为荒漠植物及其基因资源的发掘利用提供一定的参考价值。