小麦转录因子基因TaWRKY33的耐盐性分析

【目的】WRKY转录因子是植物转录调节因子家族之一,参与调控植物病原菌的防御、生长发育和抗逆应答等多种生理过程。小麦WRKY转录因子基因TaWRKY33可以提高转基因拟南芥对干旱和高温的抗性。通过分析TaWRKY33的耐盐性,检测TaWRKY33转录因子的转录活性,深入分析转录因子基因TaWRKY33的功能,以解析其耐盐调控机制。【方法】以盐胁迫处理的小麦cDNA为模板,利用实时荧光定量PCR检测TaWRKY33在盐胁迫条件下的表达模式;将TaWRKY33的CDS序列插入带有CaMV35S启动子的pCAMBIA1302表达载体中,构建表达载体pCAMBIA1302-TaWRKY33,转入农杆菌,侵染野生型拟南芥获得转基因株系;同时利用pWMB110-TaWRKY33双元载体创建了过表达小麦株系。用转TaWRKY33的拟南芥和小麦进行耐盐性鉴定。构建诱饵载体pGBKT7-TaWRKY33,通过单转法将诱饵载体pGBKT7-TaWRKY33重组质粒和文库质粒逐步转化到酵母AH109感受态细胞。通过SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade和X-α-gal显蓝反应筛选得到阳性克隆,进行测序和BLAST分析。制备小麦原生质体,通过瞬时表达试验共转化报告子和效应子质粒,计算相对荧光值分析转录因子的转录活性。【结果】实时荧光定量PCR结果显示,TaWRKY33受盐胁迫的诱导表达。双荧光素酶瞬时表达试验表明TaWRKY33在小麦细胞中可以激活相应荧光素酶的活性。从功能分析,在正常生长条件下转基因拟南芥和野生型拟南芥没有明显差异;在盐处理条件下,转基因拟南芥的根长大于野生型拟南芥的根长;过表达拟南芥的鲜重大于野生型,呈显著性差异。重要的是,在盐处理下,鲜重、相对电导率和Na+含量表明,过表达TaWRKY33的小麦较其受体对照有更好的耐盐性。对TaWRKY33候选互作蛋白分析表明,这些候选互作蛋白主要参与植物体的信号转导或免疫过程,表明TaWRKY33在植物的逆境信号转导、基因转录调控过程中发挥着重要作用。【结论】小麦TaWRKY33受盐胁迫的诱导表达,具有潜在的转录激活活性,提高了转基因拟南芥和小麦的耐盐性;TaWRKY33可能需要其他蛋白共同作用提高小麦耐盐性。

大豆GmbZIP16的抗旱功能验证及分析

【目的】通过分析干旱条件下大豆的转录组数据,筛选获得大豆锌指蛋白Gmb ZIP16,对其进行功能验证,确定Gmb ZIP16参与大豆抵抗干旱的分子机理。【方法】大豆干旱转录组数据分析得到上调倍数较高的锌指蛋白Gmb ZIP16,以大豆c DNA为模板克隆获得Gmb ZIP16。并通过In-Fusion连接酶技术,构建p CAMBIA1302-Gmb ZIP16和p CAMBIA3301-Gmb ZIP16表达载体。通过液氮冷冻法将重组载体p CAMBIA1302-Gmb ZIP16和p CAMBIA3301-Gmb ZIP16分别转入农杆菌GV3101和大豆发根农杆菌K599的感受态细胞中,通过农杆菌侵染拟南芥花序以及大豆子叶节技术,产生过表达拟南芥植株以及过表达大豆毛状根复合体植株。通过半定量RT-PCR和q RT-PCR分析,确定Gmb ZIP16在转基因拟南芥和大豆毛状根中能够超表达。分别将正常条件下生长2周龄的转基因和野生型拟南芥植株转移至含有不同PEG浓度(6%PEG和8%PEG)的MS0培养基上继续培养7 d,观察转基因拟南芥和对照野生型拟南芥之间的生物量差异;利用q RT-PCR分析转基因拟南芥和野生型拟南芥植物体中胁迫相关的基因表达情况。将生长良好的转Gmb ZIP16大豆毛状根复合体施加25%PEG处理1周后,分别采取转Gmb ZIP16大豆毛状根复合体和转空载体大豆毛状根复合体的叶片,用酶标仪测定植株的脯氨酸、丙二醛和叶绿素的含量。【结果】通过PCR技术扩增得到正确的Gmb ZIP16序列,通过农杆菌转化技术得到2个稳定过表达的转Gmb ZIP16拟南芥株系。通过对转基因拟南芥的表型鉴定发现转基因拟南芥在干旱处理下的生物量(鲜重和根长)及存活率比野生型显著提高。在过表达Gmb ZIP16拟南芥植株中,一些与胁迫相关的基因的表达要高于在野生型,如RD29B、DREB2A和P5CS。转Gmb ZIP16大豆毛状根复合体植株在25%PEG处理1周后,大豆毛状根复合体叶片中叶绿素和脯氨酸的含量要显著高于转空载体大豆毛状根复合体叶片中叶绿素和脯氨酸的含量,而转Gmb ZIP16大豆毛状根复合体叶片中丙二醛的含量显著低于转空载体大豆毛状根复合体叶片中丙二醛的含量。【结论】在拟南芥中过表达大豆Gmb ZIP16提高了转基因拟南芥的抗旱性。过表达Gmb ZIP16可以提高转基因大豆毛状根复合体对干旱的抗性。Gmb ZIP16提高植物的抗旱性主要是通过影响与抗逆相关基因的表达来实现的。

小麦CBL4基因密码子使用特征分析

采用Codon W和Usage Codon软件分析小麦CBL4基因密码子偏好性,并将其与其他17种不同目植物CBL4基因密码子偏好性进行比较,利用最小进化法分析多种植物的亲缘关系,以期为小麦CBL4基因改良以提高对干旱、低温和盐胁迫等逆境的抗性提供理论依据。结果表明,GC含量对小麦CBL4基因密码子偏好性具有重要的影响,小麦的G+C所占比例达58.0%,其中以第3位GC含量为主,而马铃薯对密码子的使用特征与小麦差异最大,形成鲜明的对比。小麦偏好使用CUC、AGG、UAA、AUC、GUG、GCG、ACG、UGC和GGC密码子,小麦等植物密码子偏好性结果与系统发育分析得出的亲缘关系结果一致。