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植物在生长发育过程中,会遭受各种逆境胁迫,严重制约植物的生长发育,影响植物的品质和产量。逆境胁迫不仅影响植物的呼吸作用、光合作用等正常的生理过程,严重时还会导致植物死亡。挖掘逆境胁迫抗性基因,研究抗性基因在非生物胁迫或生物胁迫中的功能,并解析其抗性机制,对植物抗逆分子育种具有重要的意义。小麦生产在粮食安全和国民经济中占有重要地位。本研究以小麦(Triticum aestivum L.)作为实验材料,从小麦高温和禾谷镰刀菌处理的转录组测序数据中分别得到了AINTEGUMENTA(ANT)-like(TaANTL)的不同转录本和细胞凋亡抑制因子TaBI-1.1,通过遗传学和分子生物学的方法鉴定了它们在生物胁迫和非生物胁迫中的功能,取得的主要研究结果如下:1.ANT属于APETALA2(AP2)-like家族的转录因子,主要调控植物生长发育。本研究中,从高温处理的转录组测序数据和Ensembl数据库,获得了小麦A、B、D染色体组上TaANTLs的3个等位基因,命名为TaANTLA,TaANTLB和TaANTLD。这3个等位基因各有两种可变剪切体,分别是TaANTLA.1,TaANTLA.2,TaANTLB.1,TaANTLB.2,TaANTLD.1和TaANTLD.2。6种可变剪切体根据3’端重复序列VNL的个数分为3种形式(α型,β型和γ型)。其中,TaANTLA.1,TaANTLB.1和TaANTLD.1具有相似的结构(α型),都含有双AP2结构和两个VNL序列;TaANTLB.2和TaANTLD.2与α型相比少了一个VNL序列(γ型);而TaANTLA.2与α型相比多了一个VNL序列(β型)。此外,TaANTLB存在另一种可变剪切体TaANTLB.3,其含有一个不完整的双AP2结构(δ型)。为了分析AP2结构域和VNL重复序列对TaANTLs功能的影响,综合高温处理的转录组数据,选择TaANTLA.2,TaANTLB.1和TaANTLB.3三种可变剪切体进行下一步研究。TaANTLA.2是最长的可变剪切形式,本底表达量和高温处理后的表达量最高,作为主要研究对象。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中组成型表达TaANTLA.2或TaANTLB.1(35S::TaANTLA.2或35S::TaANTLB.1)增强了植物的耐热性,但35S::TaANTLA.2的耐热性比35S::TaANTLB.1更为突出。TaANTLB.3的转基因拟南芥没有表现出明显的耐热性。说明TaANTLs参与高温胁迫响应,但不同的剪切方式在功能上有明显差异,对于分析可变剪切在进化上的意义具有重要价值。2.TaANTLB.1和TaANTLA.2都含有两个完整的AP2结构,在小麦原生质体中定位到细胞核,而TaANTLB.3缺失了一段AP2序列,导致TaANTLB.3不能够进入细胞核,定位在非核区域。将TaANTLA.2进行分段亚细胞定位证明双AP2结构域对于核定位是必须的。TaANTLB.1和TaANTLA.2与Ta NF-YC7在细胞核中互作,而TaANTLB.3不能够与Ta NF-YC7互作。TaANTLB.1和TaANTLA.2都不具有转录激活活性,而Ta NF-YC7具有转录激活活性,因此,TaANTLB.1和TaANTLA.2可能通过与Ta NF-YC7互作共同激活下游基因的表达。3.Bax inhibitor-1(BI-1)是一类在真核生物中广泛存在的细胞凋亡抑制因子。本研究从禾谷镰刀菌处理的小麦转录组测序中筛选到一个上调表达基因TaBI-1.1,在拟南芥Col-0中组成型表达TaBI-1.1(35S::TaBI-1.1)增强了植株对番茄丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv.Tomato,Pst)DC3000的抗性,并上调了水杨酸(salicylic acid,SA)相关基因的表达,说明TaBI-1.1可能参与SA介导的防卫反应。35S::TaBI-1.1和Col-0的差异表达基因的Gene Ontology(GO)terms富集结果显示TaBI-1.1与生物胁迫密切相关。TaBI-1.1与水通道蛋白Ta PIP1互作,且与Ta PIP1共定位在内质网膜上。Ta PIP1受SA处理上调表达,拟南芥中组成型表达Ta PIP1增强了对Pst DC3000的抗性,推测TaBI-1.1与Ta PIP1的互作可能参与病菌防卫反应。4.拟南芥突变体atbi1-2对高温敏感,在atbi1-2背景下过表达TaBI-1.1(35S::TaBI-1.1/atbi1-2)能够恢复atbi1-2对高温敏感的缺陷。atbi1-2和Col-0高温处理的比较转录组测序结果显示,突变体atbi1-2中很多高温响应的基因下调表达,而35S::TaBI-1.1/atbi1-2能够使atbi1-2中的这些下调表达的基因恢复到Col-0中的水平,说明TaBI-1.1和At BI-1在高温胁迫响应中功能保守。亲免蛋白基因Ta FKBP62受高温胁迫诱导表达,TaBI-1.1与Ta FKBP62的TPR区互作,TPR区是介导蛋白相互作用的结构域,且TaBI-1.1与Ta FKBP62共定位在内质网膜上。因此,推测Ta FKBP62可能作为TaBI-1.1的分子伴侣协同参与抗逆响应。本研究初步解析了TaANTLs和TaBI-1.1在胁迫响应中的功能,分析了TaANTLs和TaBI-1.1参与抗逆胁迫的机制,为TaANTLs和TaBI-1.1在抗逆转基因育种中的利用奠定了基础。