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花生(Arachis hypogaea L.)是我国重要的经济作物和油料作物之一。近年来,由于全球气候变暖以及极端天气频发,干旱成为严重影响花生产量和品质的非生物胁迫之一,因此花生的抗旱性研究显得尤为重要。本研究以耐旱性不同的花生品种L422(耐旱)和L677(敏感)为供试材料,在结荚期对其进行正常浇水和重度旱胁迫处理。利用转录组测序技术结合加权基因共表达网络分析(WGCNA)和生物信息学手段来筛选花生耐早候选基因,鉴定到了 WRKY类转录因子。WRKY类转录因子在植物抗逆中发挥着极其重要的作用,但是在调控花生旱胁迫抗性方面鲜有报道。因此,基于花生旱胁迫相关的转录组数据,利用生物信息学方法对AhWRKY家族成员进行了识别、鉴定及分析,并在此基础上重点研究了AhWRKY75。通过遗传转化和生理生化试验明确了AhWRKY75的功能,同时,利用酵母双杂交等研究手段又对AhWRKY75转录因子的互作蛋白进行了筛选,主要结果如下:1、分析了旱胁迫条件下耐旱性不同的花生品种L422和L677表型和生理变化。从表型变化观察到,与对照组(正常浇水)相比,重度旱胁迫阶段(5d、7d和9d)两个花生品种生长都受到严重影响并出现萎蔫,但L677受到的伤害比L422更加严重。通过生理指标测定表明,与对照组相比,两个基因型的叶片相对含水量(RWC)均显著下降,而L677比L422下降的更明显。与对照组相比,叶片相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖(SS)以及可溶性蛋白(SP)含量均出现不同程度的增加。其中,品种L677的REC和MDA的增加程度要高于L422,而品种L422的POD、可溶性蛋白和可溶性糖的增加程度要高于L677。通过表型变化和生理测定结果综合得出,L422的耐旱性要优于L677。2、利用转录组测序挖掘到花生耐旱候选基因。利用生物信息学方法对花生旱胁迫下转录组数据进行比较分析。以FC≥4和FDR<0.01为条件对差异表达基因(DEGs)进行了严格筛选。抗旱品种L422在控水5、7和9d的三个时间点分别鉴定到3,586、6,730和8,054个DEGs。敏感品种L677在三个时间点分别鉴定得到2,731、5,315和6,887个DEGs。随着干旱胁迫时间的持续,两个花生品种中被干旱诱导的DEGs数量也随之增加。结合WGCNA利用样本的控水情况及生理数据,在L422和L677中各鉴定到1个与干旱胁迫显著正相关的模块(P<0.05),分别为MM.darkred和MM.brown模块。在两个模块中鉴定到2,336个响应旱胁迫的共同的DEGs。在这些DEGs中有1 12个响应旱胁迫的转录因子,其中WRKY类成员众多,均能被干旱诱导且全部为上调高表达。此外,通过GO和KEGG富集分析的结果发现这些DEGs主要富集到与氧化还原酶活性、氧化还原过程、植物激素信号转导以及谷胱甘肽代谢等与干旱相关的生物过程。3、全基因组水平下对花生栽培种WRKY家族成员的分析。利用已公布的花生栽培种基因组数据,共鉴定到158个WRKY家族成员。通过序列比对和系统发育进化分析,将这158个成员分为三组(Ⅰ组、Ⅱ组和Ⅲ组),并将Ⅱ组成员进一步分为5个亚组(Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe)。通过保守基序和基因结构分析,并结合系统发育进化分析结果表明,同一组的成员之间存在一定的保守性。在对AhWRKY基因家族进化过程中重复事件分析时发现,串联和片段重复事件可能在基因家族的产生以及进化过程中扮演着重要作用。综合花生全基因组WRKY家族成员分析及旱胁迫下转录组数据结果,本研究发现大多数AhWRKYs基因都能受到诱导表达。在两个花生品种的整个重度旱胁迫期间鉴定出37个共同差异表达的WRKY基因,包括28个上调和9个下调的WRKY基因。在与旱胁迫相关的MM.darkred和MM.brown模块中也鉴定到了 12个WRKY基因,均呈现上调表达。这些结果表明WRKY基因家族成员在花生旱胁迫应答中起着重要的作用。4、对AhWRKY75基因的功能分析。花生转录组数据结果表明,AhWRKY75在整个重度旱胁迫阶段全部是上调高表达的。亚细胞定位试验证明AhWRKY75是定位于细胞核的转录因子。通过遗传转化手段获得AhWRKY75的T3代纯合过表达转基因拟南芥株系。qRT-PCR实验表明,与野生型拟南芥相比,目的基因在转基因株系中的表达得到了明显的提升,最高的在2000倍以上。甘露醇模拟旱胁迫也发现,野生型和转基因拟南芥株系在不含甘露醇的1/2MS培养基上均能正常生长,而在添加不同浓度甘露醇的培养基上生长均受到抑制,主要表现在根长较短,叶片较小,而野生型比转基因株系受到的抑制更严重。对野生型和转基因株系进行控水处理发现,与转基因株系相比,野生型拟南芥经过旱胁迫后出现枯萎甚至死亡,且复水后不能恢复正常生长,存活率明显低于转基因株系。此外,干旱处理后野生型和转基因株系的RWC均有下降,野生型表现下降更加明显,野生型的相对电导率要显著高于转基因株系的。这些结果表明转基因株系的耐旱性要优于野生型拟南芥,AhWRKY75过表达提高了拟南芥的耐旱能力。5、AhWRKY75互作蛋白的筛选。对AhWRKY75转录因子进行自激活检测,结果证明AhWRKY75不存在自激活活性。酵母双杂交实验筛选到了 40个潜在的互作蛋白。通过对这些蛋白进行Blast比对和功能注释,最终获得3个可能与AhWRKY75互作的候选蛋白,分别为F-box蛋白、转录因子NF-YC9和自噬相关蛋白。综上所述,我们运用转录组学、生物信息学、遗传转化、qRT-PCR以及酵母双杂交等研究手段获得了调控花生耐旱性的基因并对其功能进行了鉴定。试验结果为花生的耐旱性研究提供了重要的基因资源,同时也为花生耐旱机制的遗传解析奠定了理论基础。