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盐和干旱等非生物逆境胁迫是影响小麦产量的主要限制因子,培育抗逆小麦品种是确保小麦高产稳产、国家粮食安全的重要策略。前期工作表明,盐芥(Eutrema salsugineum)R2R3-MYB转录因子EsMYB90基因显著提高转基因烟草植株类黄酮合成途径大量基因的表达,进而明显增强其类黄酮代谢物的积累。本研究通过EsMYB90基因对重要经济作物小麦的遗传转化,探究其在单子叶小麦植物类黄酮合成中的生物学功能。鉴于类黄酮代谢物是植物重要非酶促抗氧化剂,研究进一步明确EsMYB90在提高盐胁迫下转基因小麦植株抗氧化能力中的重要功能。同时,解析EsMYB90基因对转基因小麦植株中下游靶标基因可能的调控机制,以初步明确盐芥EsMYB90基因在小麦耐逆改良中的应用价值。研究主要结果如下:1、Ubi:3×Flag-EsMYB90过量表达载体构建及转基因植株获得构建pLGYOE3-Ubi:3×Flag-EsMYB90过量表达载体,农杆菌介导法转化小麦(JW1品种);对Basta初筛的37个转基因植株进行PCR分子鉴定,并加代培养筛选纯合的转基因小麦植株。2、EsMYB90显著提高转基因小麦植株叶鞘组织类黄酮含量前期,EsMYB90基因在烟草中异源过表达,显著提高转基因植株不同组织中花青素等类黄酮的含量。本研究发现EsMYB90转基因小麦叶鞘组织呈现明显紫红色;相比于野生型,转基因小麦积累更多的花青素和总类黄酮;转基因小麦TL30株系叶鞘组织具最高EsMYB90表达水平和类黄酮含量,其花青素和总类黄酮含量分别为野生型植株的103和86倍。由此说明,EsMYB90基因在单子叶小麦植株黄酮类代谢物生物合成中担任重要调控功能。3、EsMYB90上调转基因小麦叶鞘类黄酮合成基因的表达水平转录组和实时定量PCR分析表明,EsMYB90显著上调转基因小麦叶鞘类黄酮合成基因TaPAL、TaCHS、TaF3H、TaFLS、TaDFR、TaLDOX/ANS和TaUFGT的表达。由此推断,EsMYB90通过促进转基因小麦类黄酮合成基因的表达,增强了小麦叶鞘组织花青素等类黄酮的合成与积累。4、EsMYB90上调盐胁迫下转基因小麦叶鞘耐逆基因的表达水平转录组分析发现,盐胁迫下转基因小麦叶鞘差异表达基因显著富集在氧化还原酶活性、抗氧化活性以及氧化胁迫响应等Gene Ontology(GO)条目。转录组和实时定量PCR表明,盐胁迫下,EsMYB90显著上调转基因小麦叶鞘组织谷胱甘肽转移酶TaGST和过氧化物酶TaPOD、葡聚糖酶TaBG4、蔗糖合成酶TaSS2及LEA蛋白等编码基因的表达水平。5、EsMYB90显著促进盐胁迫下转基因小麦植株的生长及其抗氧化水平盐胁迫下(200 mM NaCl处理10天),EsMYB90转基因小麦植株根长和鲜重较之于野生型均显著提高、且长势更好。同时,转基因小麦植株谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化物酶(POD)活性显著增强,丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量则显著降低。由此说明,EsMYB90基因通过增强转基因小麦抗氧化酶GST和POD的活性,显著降低了转基因植株H2O2含量以及膜脂过氧化程度。6、双荧光素酶报告系统和DAP-seq鉴定转基因小麦EsMYB90蛋白结合Motifs及其对下游靶标基因的调控双荧光素酶实验表明,EsMYB90显著激活转基因小麦花青素合成酶编码基因TaANS2和二氢黄酮醇还原酶TaDFR1的表达。另外,DNA亲和纯化测序(DAP-seq)研究表明,盐芥EsMYB90基因在转基因小麦中过量表达,可能通过结合细胞色素P450编码基因TaCYP76M5和质体醌氧化还原酶编码基因TaNQO5的启动子区域,进而在非酶促抗氧化剂类黄酮及抗毒素的生物合成以及酶促抗氧化反应中发挥重要作用。同时,DAP-seq测序分析表明,EsMYB90蛋白在抗氧化相关基因如苯丙氨酸裂解酶TaPAL、谷胱甘肽转移酶TaGST-BZ2和过氧化物酶TaPOD编码基因的相邻基因间区均具结合位点。MEME-Ch IP软件预测EsMYB90蛋白在转基因小麦中的下游结合motifs,结果表明EsMYB90蛋白下游结合保守motifs为CACCTACCGCW和AAAARTRGAAAAGGA,其中Motif(CACCTACCGCW)与拟南芥中涉及类黄酮合成及耐盐性的At MYB4和At MYB111结合motif高度同源。由此推测,EsMYB90可能通过调控转基因小麦酶促和非酶促抗氧化相关基因的表达,增强转基因植株类黄酮和抗氧化酶的合成及其在盐胁迫下的抗氧化水平。双荧光素酶报告实验及酵母单杂交方法正在进一步确证EsMYB90基因在转基因小麦中的调控靶标。综上结果表明,1)EsMYB90通过促进转基因小麦植株类黄酮及抗氧化酶相关基因的表达,显著增强其类黄酮含量和抗氧化酶活性,并转基因植株叶鞘组织表现为明显的紫红色;2)盐胁迫下,EsMYB90转基因植株的根长和鲜重明显增加,氧化损伤程度显著降低,植株抗氧化水平显著提升;3)EsMYB90蛋白结合保守motif及双荧光素酶分析表明,EsMYB90可能涉及对转基因小麦植株下游类黄酮合成及耐盐相关基因表达的调控。该研究较系统地明确了盐芥EsMYB90基因在调控转基因小麦类黄酮合成及抗氧化水平中的重要功能,并对其可能的调控机制进行了初步研究分析。该研究为抗氧化、耐逆转基因小麦的培育和品种创制提供了重要基因资源与研究思路。