【摘 要】
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植物在整个生命周期中经常遭受到各样的生物与非生物逆境胁迫。为了适应这些逆境胁迫,植物进化形成能够感知逆境信号并做出最佳平衡生长和防御反应的分子机制,其中涉及应答逆境胁迫的基因表达转录调控机制。PLATZ(plant AT-rich sequence and zinc-binding protein)转录因子是一类新发现的植物特有的DNA结合蛋白,能非特异性地结合富含A/T序列并抑制转录。水稻和拟南
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植物在整个生命周期中经常遭受到各样的生物与非生物逆境胁迫。为了适应这些逆境胁迫,植物进化形成能够感知逆境信号并做出最佳平衡生长和防御反应的分子机制,其中涉及应答逆境胁迫的基因表达转录调控机制。PLATZ(plant AT-rich sequence and zinc-binding protein)转录因子是一类新发现的植物特有的DNA结合蛋白,能非特异性地结合富含A/T序列并抑制转录。水稻和拟南芥PLATZ参与细胞增殖、叶片发育和衰老、干旱胁迫响应等多个生物学过程。本课题鉴定瓜类作物PLATZ家族基因、分析西瓜PLATZ表达模式,并利用拟南芥过表达技术研究西瓜PLATZ抗病抗逆功能。(1)采用生物信息学研究方法,鉴定到10个西瓜PLATZ家族成员,10个甜瓜PLATZ家族成员,12个黄瓜PLATZ家族成员,20个南瓜PLATZ家族成员和20个西葫芦PLATZ家族成员;氨基酸序列比对和蛋白结构域分析表明,瓜类作物PLATZ蛋白均含有保守的PLATZ结构域。克隆鉴定了西瓜PLATZ家族基因。(2)大部分西瓜PLATZ家族基因在根部中表达量最高,叶片中表达量最低;西瓜幼苗受到外源激素SA诱导时,ClPLATZ5显著上调表达,ClPLATZ10显著下调表达;在Me JA诱导下,ClPLATZ7显著上调表达,ClPLATZ1、ClPLATZ5显著下调表达;受到西瓜枯萎病菌侵染后,根部组织中大量西瓜PLATZ家族基因显著上调表达;受到西瓜蔓枯病菌侵染后,叶部组织中大部分西瓜PLATZ家族基因显著下调表达。(3)ClPLATZ6、ClPLATZ7、ClPLATZ8和ClPLATZ9定位于细胞核,而ClPLATZ1、ClPLATZ2、ClPLATZ3、ClPLATZ4、ClPLATZ5和ClPLATZ10在整个细胞中都有分布。西瓜PLATZ家族蛋白可以和细胞分裂增殖相关蛋白DP、26S、RPC53发生不同程度的互作。(4)通过异位表达在拟南芥中分析西瓜PLATZ基因在生物胁迫和非生物胁迫响应中的功能。过表达西瓜PLATZ基因的拟南芥叶片点滴接种Botrytis cinerea后,与野生型植株的发病情况相比,ClPLATZ9-OE植株中灰霉病病斑显著减小,而ClPLATZ6-OE和ClPLATZ10-OE拟南芥植株上灰霉病病斑显著增大,说明ClPLATZ9对抵御B.cinerea的侵染起正调控作用,而ClPLATZ6和ClPLATZ10起负调控作用。接种细菌性斑点病菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000,PstDC3000)后,与野生型植株的发病情况相比,ClPLATZ2-OE和ClPLATZ6-OE植株病害减轻,PstDC3000生长量下降,而ClPLATZ9-OE植株上病害加重,PstDC3000生长量升高,说明ClPLATZ2和ClPLATZ6正调控拟南芥对PstDC3000抗性,而ClPLATZ9负调控拟南芥对PstDC3000抗性。另外,在种子萌发阶段ClPLATZ9-OE拟南芥对Na Cl、甘露醇的耐受性显著增强。
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