大豆转录因子GmWIN1-1的鉴定与表达分析

为挖掘参与大豆胁迫应答的调控基因,研究聚焦大豆转录因子WAX INDUCER1(WIN1/SHN1)家族成员的鉴定和功能分析,以拟南芥AtWIN1编码序列为索引,在大豆转录组数据库中进行Blast比对,鉴定获得1条编码大豆GmWIN1-1转录因子的cDNA序列。通过生物信息学方法和qRT-PCR技术分析GmWIN1-1转录因子的序列特征及其在大豆各组织中和干旱胁迫下的表达水平。结果表明,该序列全长570 bp,编码189个氨基酸,蛋白分子质量为21.2 ku,理论等电点为8.45,为亲水性蛋白。GmWIN1-1蛋白二级结构主要元件为无规则卷曲,三级结构建模与模板5wx9.1蛋白氨基酸序列相似性为45%,为单体蛋白。多序列比对揭示GmWIN1-1与AtWIN1相似性最高。保守基序分析表明,WIN1蛋白具有3个基序,即AP2保守基序、中间基序、C端基序。系统发育分析显示,GmWIN1-1与MtWIN1亲缘关系较近。PlantCARE软件预测,GmWIN1-1启动子含有多个响应逆境胁迫的核心顺式元件。实时荧光定量PCR显示,GmWIN1-1在大豆各组织中的表达水平差异显著,在花器官中表达量最高。干旱胁迫条件下,GmWIN1-1的表达水平呈现先小幅度下降而后快速上调再下降的趋势。大豆GmWIN1-1转录因子在大豆各组织中的表达具有时空特异性,并且可能介导大豆干旱胁迫应答的调控。

大豆转录因子GmWIN1-3介导逆境胁迫响应的功能分析

为挖掘提高大豆逆境胁迫抗性的优异基因,本文聚焦大豆(Glycine max)WIN1转录因子基因克隆和生物学功能分析。基于转录组学分析,RT-PCR克隆到GmWIN1-3基因的编码序列(720 bp)。亚细胞定位分析显示该转录因子定位于细胞核。PlantCARE软件预测GmWIN1-3启动子中含有LTR和TC-rich repeats等胁迫顺式作用元件。基因表达谱分析显示,在低温和高盐胁迫下,GmWIN1-3呈上调表达,而在干旱胁迫下呈下调表达。在低温胁迫下,过表达GmWIN1-3显著促进大豆毛状根油脂积累和减低MDA含量。油脂合成途径相关酶基因GmBCCP1-4和GmDGAT2-3在GmWIN1-3转基因大豆毛状根中表达显著上调,然而GmDGAT2-1和Gm LPAT5-2则呈下调表达。异源过表达GmWIN1-3显著提高烟叶油脂积累和烟草幼苗低温胁迫耐性。研究表明转录因子GmWIN1-3可通过上调GmDGAT2-3等酶基因表达和总脂质积累,进而提高大豆幼苗抵御逆境胁迫的能力。