甘蓝型油菜BnKNOX基因家族的鉴定与分析

植物特异的KNOTTED-LIKE HOMEOBOX(KNOX)蛋白属于转录调控因子家族,该家族在植物生长发育过程和各种胁迫应答中发挥着重要的作用。KNOX蛋白中存在4个保守的结构域:TALE(three amino acid loop extension)类型的HD(homeodomain)、ELK结构域,以及2个亚结构域KNOX1和KNOX2。目前,甘蓝型油菜的BnKNOX基因家族还未有系统的研究报道。本研究通过生物信息学分析鉴定获得甘蓝型油菜的36个BnKNOX家族成员。通过序列比对和系统发育树分析,将其分为3个亚家族(Ⅰ、Ⅱ和M类)。进化分析表明,全基因组复制(whole genome duplication,WGD)和片段复制(segmental duplication)是BnKNOX基因家族扩张的主要动力。基于甘蓝型油菜不同发育时期组织/器官的RNA-seq分析发现,该基因家族的BnKNAT25/26/29/30在胚乳和种子发育过程中特异表达,而BnKNAT31/32/34在成熟种子中高表达。通过BnKNOX家族的顺式作用元件分析和非生物胁迫条件下的表达模式分析,本文鉴定获得17个响应干旱和渗透胁迫的BnKNOX成员。

Bna-miR171g提高甘蓝型油菜耐渗透胁迫能力的功能鉴定

MicroRNA171(miR171)是植物中非常保守的miRNA分子,在调控植物生长发育方面具有重要的功能。关于其功能研究的报道多见于拟南芥、水稻、番茄等植物,而甘蓝型油菜中miR171的功能研究还尚未报道。本研究发现Bna-miR171家族7个成员的序列高度保守,其中miR171g受甘露醇诱导上调表达。在150 mmol L^(-1)甘露醇模拟的渗透胁迫条件下,Bna-miR171g过表达油菜(OE-miR171g)的根长显著高于对照(J9712)。DAB组织化学染色结果表明渗透胁迫后OE-miR171g中过氧化氢的积累量低于J9712,推测Bna-miR171g过表达材料的活性氧清除能力高于对照植株。渗透胁迫后OE-miR171g中脯氨酸含量、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性均高于对照,而丙二醛含量显著低于对照。此外,胁迫应答基因ABI5、ERD10、RAB18、OSR1、RD20、RD29B在OE-miR171g中的表达水平均高于对照植株。综上,过表达Bna-miR171g可以提高甘蓝型油菜对渗透胁迫的耐受性,本研究可以为甘蓝型油菜的抗逆性状改良提供理论依据。