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干旱是影响植物生长发育最普遍的环境胁迫之一,已经成为导致大田作物减产的首要因素。我国棉花主产区水资源供需矛盾以及棉田灌溉造成生态用水短缺已经成为制约棉花生产可持续发展的重要因素。干旱胁迫导致植物气孔关闭、细胞分裂和生长受抑、光合作用下降等生理生化变化。遭受干旱胁迫时,植物也能启动一系列细胞和分子信号激活植物适应或抵御水分亏缺,维系植物生长发育。泛素-蛋白酶体系统(UPS)是重要的调控途径之一,E3泛素连接酶是UPS最丰富的组分,负责识别泛素化靶标蛋白并使之降解,从而在植物激素调控、胚胎发生、光形态建成、发育、衰老、非生物胁迫的抗性以及植物免疫等过程中起重要调控作用。本研究从棉花中克隆RING finger E3泛素连接酶基因GhRING1-like,对其基因的功能进行研究,具体结果如下:1、根据棉花表达谱分析,选取并克隆棉花E3泛素连接酶基因GhRING1-like。序列分析表明,GhRING1-like包含一个996 bp的ORF,编码332个氨基酸。该蛋白在N端具有zinc_ribbon结构域,在C端具有RING-H2结构域。通过qRT-PCR方法分析GhRING1-like的组织表达特性以及不同胁迫处理下的表达模式。结果表明,GhRING1-like在棉花的根、茎、叶、花、胚珠以及纤维中均有表达,并且在叶中的表达量最高。GhRING1-like能够响应PEG、NaCl、ABA、SA等多种胁迫处理,但是表达的时间动态模式略有差异。在烟草叶片中瞬时表达GhRING1-like-GFP融合蛋白进行亚细胞定位分析,结果表明GhRING1-like编码的产物定位于内质网上。2、利用VIGS技术沉默棉花GhRING1-like,干旱胁迫处理后,沉默植株相对含水量和叶绿素荧光参数Fv/Fm显着低于对照;相反,沉默植株离子渗透率和丙二醛(MDA)含量显着高于对照;自然干旱12 d后,GhRING1-like沉默植株比对照萎蔫的更严重。采用泡花法获得转基因拟南芥,过表达GhRING1-like显著提高了拟南芥萌发期和幼苗期对于甘露醇引起的渗透胁迫的耐受性,在干旱胁迫条件下,GhRING1-like转基因拟南芥气孔开度显著低于野生型,同时由于气孔关闭导致转基因的失水率显著低于野生型;转基因植株的存活率提高2.4倍。3、通过实时荧光定量PCR对干旱胁迫信号通路相关Marker基因AtPLD、AtAEB1、AtERD15、AtRD29A、AtDREB进行分析发现,干旱胁迫下,过表达GhRING1-like使依赖于ABA诱导表达的AtAREB1、AtERD15、AtRD29A上调表达,而对不依赖ABA的干旱胁迫诱导基因AtDREB和脯氨酸合成基因AtPLD没有影响。构建pGBKT7-GhRING1-like诱饵载体转入酵母,通过酵母双杂交系统筛选GhRING1-like的互作蛋白,筛选出7个互作蛋白,通过NCBI数据库发现其中两个互作蛋白分别与抗旱、抗盐和细胞壁合成相关。综上所述,棉花GhRING1-like可以响应多种非生物胁迫,在植物抗干旱胁迫中起重要作用,GhRING1-like主要通过依赖于ABA通路正向调控植物的抗旱性。