【摘 要】
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根系的正常生长发育直接影响到牧草的存活、产量和品质。植物AP2/ERF转录因子家族成员参与多种植物在正常环境或逆境中的根系发育分化调控,在植物生长发育调节和逆境胁迫响应中扮演重要角色。百脉根是一种根系发达的多年生宿根型优质豆科牧草,也是一种优良的固土植物。论文对百脉根AP2/ERF转录因子基因LjERF1进行克隆和根系发育调控作用研究,以为揭示百脉根的根系发育调控机制提供依据。取得研究结果如下:1
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（ 31660685）；
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根系的正常生长发育直接影响到牧草的存活、产量和品质。植物AP2/ERF转录因子家族成员参与多种植物在正常环境或逆境中的根系发育分化调控,在植物生长发育调节和逆境胁迫响应中扮演重要角色。百脉根是一种根系发达的多年生宿根型优质豆科牧草,也是一种优良的固土植物。论文对百脉根AP2/ERF转录因子基因LjERF1进行克隆和根系发育调控作用研究,以为揭示百脉根的根系发育调控机制提供依据。取得研究结果如下:1.百脉根LjERF1基因的克隆根据百脉根LjERF1基因序列设计引物进行同源克隆,并获得LjERF1基因。该基因序列有705 bp,编码234个氨基酸,含有一个典型AP2结构域,属于AP2超家族中的ERF亚族,无跨膜结构;LjERF1在百脉根水培诱导生根9 d-12 d生根期间高表达,主要表达部位在根和茎组织;构建p CAMIA 1300-35S-LjERF1-GFP表达载体,遗传转化本氏烟草,在本氏烟草中进行的亚细胞定位发现LjERF1定位于细胞膜上。2.LjERF1基因转化拟南芥及其根系发育调控作用构建LjERF1基因的植物表达载体p SHLjERF1,通过蘸花法将LjERF1基因遗传转化拟南芥,获得12株转基因（TP）植株;以野生型亲本（WT）和p SH737质粒转化拟南芥为对照,对T3代种子萌发5 d生长幼苗的观察表明,LjERF1基因表达对受体拟南芥茎和叶的发育分化无影响,但对根毛发育有一定抑制作用;萌发生根10 d后,TP植株具有较长的总根长,外施生长素（IBA）后更为明显（p<0.01）,LjERF1基因的这种根系发育促进作用与协同生长素合成及转运调控有关,与Me JA和ABA之间没有明显的相关性。3.瞬时表达LjERF1基因对不定根分化的影响根据GUS组织化学染色确定百脉根中外源基因瞬时表达的时间为0 d-13d,以7 d时表达量最高;分别使用5μM IBA、10μM ABA和10μM Me JA处理TP和WT百脉根,发现LjERF1基因协同和响应生长素对平均根长和最根根长的分化调控,该调控作用可能受Me JA抑制,但不受ABA影响。4.LjERF1基因对百脉根根系分化的调控作用通过农杆菌介导遗传转化法获得31株转LjERF1基因百脉根植株;发现LjERF1基因表达对一级和二级不定根的发生和分化及生长发育具有促进作用,TP百脉根根系具有明显的生长优势（p<0.01）;施加IBA、ABA、Me JA、TIBA等外源激素和生长素合成及转运抑制剂在6 d时的水培结果表明,LjERF1协同IBA的生根调控过程,在不定根发生6 d内主要和IBA转运有关,之后和IBA的合成有关,ABA、Me JA及TIBA对百脉根主根数和平均根长的影响不明显。
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