小麦SAPs家族分析及TaSAP1;1耐盐和低磷胁迫功能研究

胁迫相关蛋白(SAPs,stress-associated proteins)在植株应答非生物逆境中扮演重要角色,但对小麦中该家族基因信息及成员的功能了解尚少。本研究对小麦SAP家族基因鉴定得到62个成员,并结合系统进化、基因结构和蛋白基序组成进行了分析。应用qRT-PCR研究前期发现的该家族低磷胁迫应答成员TaSAP1;1的表达特征,结果表明其表达量在两种胁迫后均显著增加。该基因存在生物多样性,亚细胞定位分析发现TaSAP1;1定位于细胞核。构建表达载体并转化烟草,获得过表达转基因系(OE,overexpression lines),结合表型特征和植株鲜重、叶面积以及叶绿素含量等参数分析发现,过表达该基因不仅提高了植株耐盐性,还增强了对低磷胁迫的抵御。其中过表达株系较野生型耐盐性和耐低磷能力增加可能分别与部分ABA信号途径基因NtSAPKs表达量增加引起的气孔关闭速度加快和部分磷转运蛋白(PTs,Phosphate transporters)基因的上调表达有关。此外,酵母双杂交技术分析发现TaSAP1;1与小麦转氨酶TaAMTR存在的相互作用可能也参与了该基因抵御胁迫的功能。研究结果丰富了对小麦SAP基因家族的认识,也对其成员参与非生物胁迫的功能有了新理解,为作物综合抗逆遗传改良提供了理论依据。

过表达小麦锌指型转录因子基因TaZAT8烟草根系差异蛋白的鉴定

为了在前期研究基础上进一步阐明小麦C2H2型锌指转录因子基因TaZAT8增强植株抵御低磷逆境的分子机制,采用蛋白质组学技术,对正常培养的野生型(WT)与过表达TaZAT8基因烟草株系蛋白表达谱进行了分析。结果表明,与WT相比,过表达株系根系中22个蛋白质的表达发生了显著变化,其中上调表达蛋白为20个,下调表达蛋白2个。然后采用LC-MS/MS质谱技术对差异蛋白进行鉴定,发现上述蛋白分别归属于物质代谢、能量代谢、逆境应答及细胞保护、转录翻译、蛋白质转换和功能未知6个类别。利用生物信息学软件进行亚细胞定位分析,22个差异蛋白主要定位于细胞质、线粒体、过氧化物酶体、细胞核和叶绿体5个不同部位,GO生物过程和分子功能分析表明,上述差异蛋白参与了不同代谢过程或体现不同类别的酶活性。结合上述分析发现,过表达TaZAT8基因通过对物质代谢、能量产生和逆境应答等生物过程的相关蛋白进行调节,为增强植株抵御逆境能力奠定了基础。