小麥WRKY型基因TaWRKY72b-2和TaWRKY72b-3分子特征和調(diào)控植株耐低磷逆境功能研究.pdf

1、磷是植物生長發(fā)育必需的大量營養(yǎng)元素，不僅是植株體內(nèi)許多重要化合物的組成成分，而且還以多種途徑參與植物體內(nèi)的各種生化代謝過程。轉(zhuǎn)錄因子通過調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄，在調(diào)控植物生育以及應(yīng)答和抵御非生物逆境中發(fā)揮著重要作用。WRKY型轉(zhuǎn)錄因子是歸屬于鋅指蛋白類的轉(zhuǎn)錄因子。本項(xiàng)研究以在研究室前期富集低磷逆境特異表達(dá)基因的小麥根系cDNA抑制差減雜交文庫中獲得的2個(gè)WRKY型轉(zhuǎn)錄因子基因EST為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了上述基因（TaWRKY72b-2和TaWR

2、KY72b-3）的分子特征、表達(dá)特性及其介導(dǎo)植株抵御低磷等非生物逆境的生物學(xué)功能。主要研究結(jié)果如下。
　　 1、通過對(duì)2個(gè)WRKY型鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子基因EST在國際生物信息學(xué)網(wǎng)站進(jìn)行同源查找，獲得了與上述EST相對(duì)應(yīng)的全長cDNA序列。由于上述EST及其全長cDNA序列與本研究室已報(bào)道的小麥TaWRKY72b-1高度同源，將其命名為TaWRKY72b-2和Ta WRKY72 b-3。
　　 2、利用RT-PCR技術(shù)，以低

3、磷處理小麥根系總RNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為模板，擴(kuò)增了TaWRKY72b-2和TaWRKY72b-3的cDNA序列。TaWRKY72 b-2的cDNA全長為686 bp，開放閱讀框?yàn)?57 bp，編碼218個(gè)氨基酸，編碼蛋白的分子量為23.69kD，等電點(diǎn)(pI)為8.43，;TaWRKY72b-3的cDNA全長為807 bp，開放閱讀框?yàn)?45 bp，編碼214個(gè)氨基酸，編碼蛋白的分子量為22.67 kD，等電點(diǎn)(pI)為8.73。TaWRK

4、Y72b-2和TaWRKY72b-3均含有1個(gè)保守WRKY域和1個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)為C2H2。
　　 3、通過GenBank同源查找，獲得了與TaWRKY72b-2和TaWRKY72b-3同源的植物種屬基因，建立了上述WRKY基因與植物種屬同源基因在核苷酸水平上的系統(tǒng)進(jìn)化樹。結(jié)果表明，TaWRKY72b-2和TaWRKY72b-3可能與源于小麥的TaWRKY72b以及玉米、大麥、燕麥、高粱和二穗短柄草WRKY型轉(zhuǎn)錄因子的部分成員具有相近

5、或相同的祖先。
　　 4、對(duì)TaWRKY72b-2和TaWRKY72b-3在養(yǎng)分脅迫（低磷、低氮、低鉀、低鈣和低鋅）、脫落酸(ABA)和非生物逆境（干旱和鹽分）的表達(dá)特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，供試小麥WRKY基因除對(duì)低磷逆境產(chǎn)生明顯應(yīng)答外，對(duì)其他處理均不產(chǎn)生應(yīng)答。表明供試小麥WRKY型基因參與了低磷逆境的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。
　　 5、采用DNA重組技術(shù)，構(gòu)建了將TaWRKY72b-2和TaWRKY72b-3分別以正、反義序列

6、形式融合至雙元表達(dá)載體中的重組表達(dá)質(zhì)粒，采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法建立了上、下調(diào)表達(dá)TaWRKY72b-2和TaWRKY72b-3的轉(zhuǎn)基因煙草植株。分子檢測(cè)結(jié)果表明，正義表達(dá)供試基因在各煙草轉(zhuǎn)基因系中均得到特異性擴(kuò)增。
　　 6、以典型供試基因正義表達(dá)的轉(zhuǎn)基因煙草植株和野生型對(duì)照為材料，研究了低磷逆境處理后的植株干物重、含磷量和植株磷累積量。結(jié)果表明，與對(duì)照植株相比，轉(zhuǎn)基因系植株低磷處理后的形態(tài)增大，含磷量與對(duì)照相近，但單株累積的磷素