NAC82转录因子响应EBL调控ZmPT7表达提高玉米耐盐性

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玉米(Zea Mays L.)作为三大主要的粮食作物之一,用途广泛,在保障国家粮食安全中占有重要地位,其生长和产量等都备受世界关注。盐胁迫是一种典型的非生物胁迫,会影响植物生长发育,阻碍现代农业可持续性发展,威胁玉米的生长和产量。因此,研究玉米耐盐机制,提高玉米的耐盐性对玉米高产稳产至关重要。24-表油菜素内酯(EBL)是油菜素内酯类激素中最具生物活性的化合物,参与调节植物生长发育以及对非生物胁迫和生物胁迫的响应等。EBL可增强植物耐盐性,但对其介导的植物耐盐性研究大多停留在生理水平,对于EBL介导植物耐盐性的分子调控机制研究较少。本试验以玉米自交系Mo17为试验材料,通过对玉米幼苗进行不同处理,测定不同处理下的丙二醛含量、可溶性糖含量、过氧化物酶活性以及脯氨酸含量,分析EBL对盐胁迫下玉米的生理生化影响。通过对转录组数据分析、共表达分析以及q RT-PCR验证等,筛选受EBL介导的玉米盐胁迫相关响应基因,并进一步通过一系列分子生物学试验验证候选转录因子与可能的靶基因之间的相互作用,从而探究EBL介导玉米耐盐性的部分分子调控网络。具体研究结果如下:1.在170 mmol/L Na Cl胁迫下,外源喷施0.1 mg/L EBL对盐胁迫下玉米幼苗的缓解效果最好;0.1 mg/L EBL能提高盐胁迫下玉米幼苗可溶性糖含量、脯氨酸含量以及过氧化物酶活性,降低丙二醛含量,从而提高玉米耐盐性。2.通过RT-PCR发现,在盐胁迫下,HKT1、GT、PT7、P450、POD3、NADPHP450以及G2-like5、LBD38、G2-like4、NAC11、NAC82、NAC122、NAC20、NAC30、WRKY31基因表达量都下调,盐胁迫并外源喷施0.1 mg/L EBL后其表达量均上调。3.亚细胞定位显示NAC11、G2-like5、NAC82、NAC122都被定位在细胞核中,转录激活活性分析表明这4个候选转录因子都有激活活性,半定量PCR显示NAC11转录因子在花粉中表达较少,在其他组织中大量表达;G2-like5转录因子在根中表达较少,在其余组织中大量表达;NAC82转录因子在多个组织中都大量表达;NAC122转录因子在茎中表达较少,在花粉中几乎不表达。4.原生质体瞬时表达显示NAC82或G2-like5转录因子能显著促进ZmPT7启动子活性,将ZmPT7启动子进行不同片段截短分析发现NAC82或G2-like5与ZmPT7启动子互作的区域可能位于起始密码子ATG上游-754到-417之间。酵母单杂交试验结果显示NAC82与ZmPT7启动子在酵母中存在相互作用,而G2-like5与ZmPT7启动子在酵母中不存在相互作用。综上,在盐胁迫下,NAC82转录因子响应EBL调控ZmPT7表达来介导玉米耐盐性。
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