论文部分内容阅读
低磷和铝毒害是限制南方酸性土壤大豆生产的重要因子。植物WRKY转录因子是数量众多功能重要的转录因子家族之一,在调控植物适应逆境胁迫中起着重要作用。大豆基因组中含有至少127个WRKY家族成员,本研究通过生物信息学分析,筛选四个IIa型WRKY基因,并对其亚细胞定位、转录激活活性以及表达模式等性质进行了分析。根据所得结果,筛选出受低磷和铝毒共同调控的GmWRKY7进行初步的功能分析。主要结果如下:1)通过比对在大豆基因组中获得四个与拟南芥AtWRKY40高度同源的GmWRKY基因。根据这些基因在基因组上的位置,分别将其命名为GmWKRY7,GmWRKY8,GmWRKY13和GmWRKY15。这四个GmWRKY蛋白的N端均含有一个典型的WRKY结构,均属于IIa型WRKY转录因子。2)酵母单杂结果显示,这四个GmWRKY蛋白均无转录激活活性。进一步亚细胞定位结果显示,四个GmWRKY的亚细胞定位不同。其中GmWRKY7和GmWKRY8定位于细胞核;GmWRKY13定位于细胞核和质体;而GmWRKY15定位在质体内。3)对这些GmWKRY基因的表达模式分析结果显示,营养元素的缺乏对这四个基因在植株不同部位的表达均有不同程度的调控。其中,缺磷和缺铁上调了这四个GmWKRY在叶片和根系的表达水平。缺氮和缺硫均上调了这四个GmWKRY基因在叶片的表达量。但在根系中,缺氮上调了GmWKRY7和GmWRKY15的表达量,抑制了GmWRKY8的表达。缺硫则抑制了GmWKRY7和GmWRKY8的表达,对GmWRKY15的表达量无明显影响。缺钾除了抑制GmWRKY15在老叶的表达以外,均上调了各基因在各部位的表达。缺钙抑制了这四个基因在新叶以及GmWRKY15在老叶的表达,但提高了GmWKRY7和GmWRKY8在老叶和根系的表达,对于GmWRKY15在根系的表达量则无显著影响。4)激素调控了GmWKRYs基因的表达。其中,GA3、ABA和IAA能够瞬时提高GmWRKY7的表达水平;KT则瞬时抑制该基因的表达。GmWRKY8的表达水平在GA3和IAA处理条件下瞬时上调,但在6-BA和KT处理条件下受到明显抑制。另外,除ABA瞬时上调,6-BA和KT抑制GmWRKY15的表达水平以外,其他激素对该基因的表达无明显影响。5)铝处理能明显提高大豆根尖GmWRKY7,GmWRKY8和GmWRKY15的表达。与铝敏感基因型相比,耐铝基因型品种中铝调控的GmWRKY7的相对表达量较高,而铝调控的GmWRKY8和GmWRKY15的相对表达量较高。6)选取GmWRKY7进行下一步功能分析。酵母单杂分析结果显示GmWRKY7能够结合GmALMT1的启动子区域。在拟南芥中超量表达GmWRKY7,能够显著降低低磷胁迫下转基因拟南芥花青素的积累。综上所述本文研究系统分析了大豆四个IIa型GmWRKY转录因子的亚细胞定位,转录激活活性以及其编码基因的表达模式等特性,并初步分析了GmWRKY7在大豆适应铝毒和低磷胁迫中的生物学功能,为今后深入研究大豆GmWRKY转录因子的功能提供了有用信息。