草莓FvWRKY75转录因子的功能解析

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草莓在设施栽培的环境下由于过量化肥的使用以及不规范的灌溉方式经常会造成土壤盐渍化或次生盐碱化的问题,这对草莓的整个生长发育周期造成不良影响,进而导致草莓产量下降和品质降低,因此研究草莓在盐胁迫条件下响应相关分子机制的变化规律,已经成为园艺工作者的关注重点。WRKY转录因子家族作为一类植物所特有的转录因子,参与到植物体内的许多生理生化的过程当中,主要包括植株种子萌发、叶片衰老、激素信号转导以及胁迫应答等,大量研究表明这些WRKY转录因子在一些植物响应非生物胁迫的过程中发挥着十分重要的作用。因此,本论文对草莓的Fv WRKY75基因进行功能验证,阐述了Fv WRKY75在草莓盐胁迫过程中的分子机理,对于开展草莓抗盐生理特性的研究以及对于草莓耐盐品种的选育和抗盐栽培的生产都具有重要意义。本研究取得了以下主要结果:1)本研究依据课题组前期对草莓二倍体品种的转录组测序数据为基础,筛选到一个可能与盐胁迫相关的Fv WRKY75基因,并对其进行克隆。通过生物信息学分析发现Fv WRKY75是由573个碱基对构成,编码了191个氨基酸序列。序列中的355-855 bp处于WRKY家族的保守域,预示着该基因可能与胁迫相关。系统发育进化树分析Fv WRKY75与蔷薇科的月季同源关系最近,并预测了Fv WRKY75蛋白质三维结构和可能出现的细胞器表达部位。对Fv WRKY75的时空表达分析发现该基因在幼叶部位表达量最高,在花器官中表达量最低。通过构建过表达载体在亚细胞定位实验中发现Fv WRKY75基因定位于细胞核上,与软件预测结果一致。2)通过构建过表达、缺失突变体和缺失回补的载体并遗传转化了拟南芥,研究了Fv WRKY75基因在拟南芥中与盐胁迫相关的功能。结果显示Fv WRKY75过表达株系在一定程度上能够促进拟南芥对盐胁迫的耐受性,反之,wrky75基因的缺失突变体株系比野生型和回补突变体表现出更为严重的盐敏感性。通过盐处理各转基因株系的成熟拟南芥,并测量了一些与逆境相关的生理指标,结果显示,拟南芥中Fv WRKY75的过表达和缺失,可能通过改变对幼苗根系、维持质膜完整性和更有效的酶促抗氧化防御系统来改变对盐的耐受性。3)对Fv WRKY75基因上游的启动子序列分析发现:具有大量WRKY、NAC、ERF等与逆境相关的转录因子家族结合位点。通过酵母单杂筛库实验获得一个转录因子FvNAC114,并通过酵母单杂回转验证系统和双荧光素酶系统证明了转录因子FvNAC114与Fv WRKY75启动子具有结合关系。生物信息学分析了FvNAC114的基因序列、进化树分析和保守结构域,通过荧光定量分析了FvNAC114在草莓中的时空表达量,以及盐处理水培草莓苗不同时间段中FvNAC114的表达趋势。
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