小麦乙烯响应因子基因TaERF73的多态性和功能分析

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ziquan33071033
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小麦(Triticum aestivum L.)是我国主要的粮食作物,但是随着人口的持续增长和环境日益变化,小麦生产面临严重威胁。研究表明,AP2/ERF(APETALA2/Ethylene responsive factor)超家族在调控植物的生长发育和响应多种非生物胁迫中发挥功能。然而,TaERF73在小麦生长发育中的作用尚不清楚。本研究以旱选10号为材料,克隆小麦乙烯响应因子TaERF73,通过基因多态性分析、基本特性分析、转化水稻、关联分析等方法明确基因的功能,开发功能标记,为分子标记辅助育种提供理论依据。主要研究结果如下:1.从小麦中克隆得到TaERF73的2个基因组序列,TaERF73-4A和TaERF73-4B,均含有两个外显子和一个内含子。其中,TaERF73-4A的基因组序列长1039 bp,TaERF73-4B的基因组序列长1032 bp。2.对基因在不同发育时期不同组织中的表达模式进行分析,发现TaERF73在幼苗期和拔节期的根中表达量最高。3.通过构建p CAMBIA1300-TaERF73-GFP重组载体,在烟草中瞬时表达,结果显示TaERF73在细胞核中表达。4.将TaERF73基因全长和截断序列分别连接p GBKT7载体产生相应的融合蛋白,转入酵母,发现全长具有转录激活活性,并且证明AP2/ERF结构域外的C端对转录激活活性有至关重要的作用。5.启动子顺式作用元件分析发现在TaERF73启动子区存在多个响应逆境的顺式作用元件,如生长素应答元件、Me JA响应元件、ABA应答元件ABRE、干旱诱导的MYB结合位点和低温应答元件等。为了阐明TaERF73对不同植物激素和胁迫的响应,采用q RT-PCR检测在不同植物激素和非生物胁迫下TaERF73在根中的表达水平,结果表明TaERF73的表达受NAA、Me JA、ABA、PEG和低温调节,表明其可能在植物激素信号和非生物胁迫应答中发挥作用。6.为了研究TaERF73的功能,在水稻中异位表达TaERF73。研究发现过表达TaERF73株系的根长与野生型相比显著变短,表明TaERF73负调控根的生长。7.在小麦多态性群体的32份材料中检测TaERF73基因的多态性位点。结果显示:在TaERF73-4A中无多态性位点,TaERF73-4B中检测到4个SNP位点;根据TaERF73-4B基因序列多态性,开发dCAPS-119分子标记;在323份材料的小麦自然群体中,TaERF73-4B标记与株高、穗下节长、倒二节长、千粒重和根深显著关联;Hap-4B-2为矮秆大粒深根的优异单倍型,在中国十大麦区从农家品种到现代育成品种Hap-4B-2的频率显著上升,说明Hap-4B-2受到育种家的正向选择。TaERF73-4B的优异单倍型及其分子标记在分子标记辅助育种中具有重要价值。
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