紫花苜蓿UV-B光受体基因MsUVR8的克隆及功能研究

该研究采用RACE扩增技术克隆了一个紫花苜蓿UV-B光受体基因(MsUVR8),在生物信息学分析基础上,采用农杆菌介导法获得了该基因过表达愈伤组织,并对UV-B辐射处理后MsUVR8过表达愈伤组织及其野生型中的类黄酮、黄酮醇、花青素、过氧化氢(H_(2)O_(2))、超氧阴离子(O_(2)^(-·))含量以及UV-B信号通路相关基因的表达进行检测分析,以探讨MsUVR8基因的生物学功能,为揭示植物响应UV-B胁迫的分子机制奠定理论基础。结果表明:(1)成功克隆获得紫花苜蓿MsUVR8基因CDS序列834 bp,且MsUVR8与蒺藜苜蓿MtUVR8基因序列相似度高达95%以上;MsUVR8蛋白形成了不完整的β-折叠结构,系统发育分析显示其与鹰嘴豆属于同一分支。(2)对MsUVR8过表达系检测发现,紫花苜蓿MsUVR8过表达愈伤组织(UVR8-OE)中类黄酮含量较野生型愈伤组织(WT)明显升高,而且经UV-B辐射后的UVR8-OE类黄酮物质含量较WT进一步显著升高。(3)DPBA荧光标记实验发现,UV-B辐射大大促进了细胞中黄酮醇的合成,且UV-B辐射后的UVR8-OE中黄酮醇含量最高。(4)DAB和NBT染色显示,UV-B处理后WT中活性氧(H_(2)O_(2)和O_(2)^(-·))的积累增加,而在UV-B辐射处理与未处理的UVR8-OE中H_(2)O_(2)和O_(2)^(-·)的积累无明显差异,表明MsUVR8可增强植物组织细胞的抗氧化性能,并可降低UV-B胁迫引起的氧化损伤。(5)UV-B辐照后,WT中PAL、CHS和FLS表达被激活而显著提高,UVR8-OE中的4种基因表达均达到最大,且较其他3个处理组均显著增强。研究认为,紫花苜蓿MsUVR8被UV-B激活后,促进了类黄酮合成相关基因的表达,并激活了类黄酮合成关键酶的活性,从而提高了类黄酮物质的合成效率,增强了UV-B胁迫条件下植物愈伤组织的抗氧化能力。