小麦TaGAPC1启动子互作蛋白的筛选及鉴定

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在植物生长过程中常会遇到干旱、盐、高温等逆境胁迫,造成植物细胞损伤,严重时导致植株死亡。为了在多种不利条件下生存,植物在不断进化中形成了一系列的应答机制。研究植物响应非生物胁迫的分子机制,对于提高植物的耐旱性以及干旱和半干旱地区的农业生产有至关重要的作用。3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)是动植物体内糖酵解途径的关键酶,TaGAPC1是小麦GAPDH家族中的一员,对于多种非生物胁迫均有一定的响应。本研究以中国春小麦为实验材料,欲通过研究调控TaGAPC1基因启动子转录因子,探究TaGAPC1基因参与的逆境调控机制。实验结果如下:1、本研究采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)法提取得到了小麦基因组DNA,并以提取得到的DNA为模板,通过PCR技术扩增得到了1500bp的TaGAPC1基因启动子序列,对得到的启动子序列进行生物信息学分析,发现扩增得到的1500bp TaGAPC1基因启动子上含有大量调控TaGAPC1基因表达的顺式作用元件,其中与逆境相关的顺式作用元件有:茉莉酸甲酯类响应元件(TGACG-motif)、干旱诱导响应元件(MBS)、脱落酸诱导响应元件(ABRE)、光响应元件(LTR)、MYB类物质响应元件(MYB)等。启动子活性分析实验表明,1500bp TaGAPC1基因启动子序列有启动子活性。2、为探索TaGAPC1基因启动子区域的调控机制,本文以TaGAPC1启动子序列片段为靶标,采用酵母单杂交技术筛选了可能调控小麦TaGAPC1基因启动子的转录因子。根据小麦TaGAPC1基因启动子上顺式作用元件的分布情况,设计了4对引物,扩增得到了4段启动子片段,长度分别为600bp、382bp、202bp、195bp;以4段启动子片段为诱饵片段,成功构建四个酵母单杂交诱饵载体。自激活性验证表明,由两个启动子片段(202bp、195bp)构建的酵母单杂交诱饵菌株没有自激活性,可以进行后续的酵母单杂交实验。之后利用酵母单杂交技术在小麦干旱全长c DNA文库中筛选调控TaGAPC1基因启动子的转录因子,经过多次鉴定排除假阳性、PCR验证后筛选得到33个可能互作的蛋白,其中包含一个WRKY类转录因子(TaWRKY28),推测WRKY转录因子可能参与调控TaGAPC1的表达。3、本文采用酵母体内验证、凝胶阻滞迁移率实验(EMSA)两种方法,证明了WRKY转录因子家族中的TaWRKY28和TaWRKY40均能够与TaGAPC1基因启动子序列结合,参与调控TaGAPC1基因的表达;烟草体内瞬时转化实验证明了TaWRKY40转录因子能够与TaGAPC1基因启动子互作,增强TaGAPC1基因启动子的活性,为探明TaGAPC1基因参与的逆境调控机制奠定了基础。
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