甘蓝型油菜BnWIN1调控蜡质合成及甘蓝型油菜氯离子通道蛋白(CLCc)在氮营养利用的功能研究

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转录因子WIN1(WAX INDUCER1/SHINE1)属于植物AP2/ERF(apetala2/ethylene response factor)转录因子家族,可识别和结合于目标基因启动子区域的GCC盒(GCC-box)和DREB元件而调控靶基因的表达。甘蓝型油菜(Brassica napus,Bn)WIN1功能尚未清楚。本研究首先分析了BnWIN1的表达模式,结果发现BnWIN1在油菜不同生长时期和不同组织器官中均有表达,在叶片和花器官中表达量较高,而在根部和发育中的种子表达量较低。亚细胞定位观察发现BnWIN1定位于细胞核。为阐明油菜BnWIN1的生物学功能及分子调控,本研究进一步在油菜中超表达BnWIN1,结果表明超表达BnWIN1可促进盐胁迫下的植株生长,其叶片叶绿素含量及干重显著高于野生型(wild type,WT),而其体内SOD(super oxide dismutase)和CAT(catalase)活性却低于WT。脂质代谢分析表明超表达BnWIN1可促进盐胁迫下叶片蜡质的显著积累,特别是C28/C29长链醇类和C29/C31烷烃类蜡质组分显著高于对照非转化植株。凝胶迁移实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)表明BnWIN1可与蜡质合成相关基因的启动子区域直接结合,通过荧光素酶活性及real-time PCR分析表明超表达BnWIN1可促进蜡质合成相关基因DGAT2(diacylgycerol acyltransferase2)、LACS1(long chain acyl-Co A synthetase 1)、LACS2(long chain acyl-Co A synthetase 2)及KCR1(β-ketoacyl-Co A reductase 1)的上调表达。这些结果表明BnWIN1通过转录调控而促进盐胁迫下的蜡质合成,从而提高植株的耐盐性。氮素营养是植物生长发育必不可少的大量元素,直接影响作物的产量和品质。氯离子通道蛋白(chloride Channel,CLC)参与调控细胞负离子特别是氯离子(Cl-)和硝酸根离子(NO3-)的转运,在盐胁迫反应过程中起重要作用。然而CLC是否参与氮营养的吸收与转运过程尚未清楚。本研究通过在油菜中超表达拟南芥AtCLCc基因,分析其在氮营养吸收和转运中的作用。结果表明超表达AtCLCc可促进油菜在低氮条件下的生长,在中等和低氮条件下,超表达AtCLCc的油菜叶绿素含量、叶面积、生物产量均显著高于对照非转化植株。通过GUS组织化学分析发现油菜BnCLCc在不同组织器官均有表达,在花器官中表达量较高。通过酵母筛库及点对点实验表明BnCLCc可与逆境相关蛋白BnC2D(C2-domain abscisic acid-related proteins)互作。
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