杨树耐盐转录因子筛选与功能分析

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shuanghu1000
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植物在自然环境中生长时,经常会遭受一些生物胁迫和非生物胁迫。土壤盐碱化是影响植物生长发育的主要因素之一。盐碱环境严重威胁植株的生长,对植物的形态、生理、生化等方面均会造成极大影响。随着土壤盐碱化程度日趋严重,已经严重制约了林木生长和粮食生产,成为限制杨树木材的质量和产量的主要因素。植物转录因子是一种广泛存在于植物体中,参与植物生长发育调控和抗逆胁迫过程的重要基因家族。AP2/ERF是最重要的植物转录因子家族之一,该家族蛋白在调节植物发育中具有重要的功能,可以被多种胁迫诱导,并参与植物体内胁迫反应信号的转导。采用生物信息学方法,筛选出杨树ERF、MYB、NAC三类转录因子家族中与盐胁迫相关目的基因20个。对其理化性质、序列同源性、启动子顺式作用元件及基因功能注释进行系统分析,发现有2个基因(Potri.012G060300和Potri.017G082500)参与了刺激响应过程。同时,基于RNA-seq测序数据表达模式分析发现,在正常条件下Potri.012G060300基因在芽、叶、茎组织中的表达量较高,盐胁迫处理后,表达量均降低。Potri.017G082500基因在正常条件下芽的表达量较高,在茎中的表达量相对较低;在盐胁迫处理后,该基因在芽和叶中的表达量均较高,在茎中的表达量较低。此外,通过对这20个基因进行表达相关性分析,发现3组基因(7个)间存在较强的表达相关性。以‘717杨’为材料,克隆ERF转录因子RAP2L15基因的总c DNA序列,进行植物过表达载体构建。通过农杆菌介导法进行杨树遗传转化,获得杨树过表达转基因株系14个。实时荧光定量PCR结果显示,RAP2L15在转基因株系中的表达水平均高于非转基因植株。对转基因株系和非转基因植株的株高测量发现,与非转基因植株相比,转基因植株的株高显著小于非转基因对照,表明RAP2L15的过量表达明显抑制了杨树株高生长。本研究将为进一步深入分析转录因子RAP2L15在调控杨树生长发育方面的功能提供参考依据与材料基础。综上所述,杨树ERF转录因子RAP2L15基因是一个应答盐碱胁迫的基因,并且RAP2L15基因可以有效调控杨树的生长发育。本研究将为进一步深入分析转录因子RAP2L15在调控杨树生长发育方面的功能提供参考依据与材料基础,对于林木抗性育种和盐碱地区植被改造也具有非常重要的实践意义。
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