GATA是一类重要的转录因子,在植物的生长发育和环境响应中具有重要功能。本实验以南极丝瓜藓Pohlia nutans样品(来自中国第24次南极科学考察)为研究对象,对其低温胁迫下转录组数据分析,筛选出GATA家族基因进行克隆和功能分析。本研究根据低温胁迫下的南极丝瓜藓GATA转录因子PnGATA1表达显著上调的信息,从全长cDNA文库中克隆得到该基因,并对其功能进行初步研究。该基因全长867个碱基,编码288个氨基酸,其编码的蛋白质结构上具有一个锌指类GATA保守结构域,归为GATA转录因子亚家族Ⅱ。拟南芥原生质体亚细胞定位结果表明此基因编码的蛋白质定位在细胞核内。sqRT-PCR结果表明低温胁迫、NAA和ABA激素处理下PnGATA1基因表达短时间内显著上调。酵母单杂交实验结果表明该基因编码的蛋白质在酵母表达系统内没有转录激活活性,因此推测该基因可能编码一个转录抑制因子。PnGATA1过表达拟南芥在MS培养基和添加了甘露醇、NaCk、ABA的MS培养基上种子萌发都延迟,甘露醇、ABA、NaCl胁迫下转基因株系更加敏感；在黑暗和红光处理下,过表达株系下胚轴显著缩短,而远红光下显著伸长。3周龄转基因拟南芥表现为莲座叶叶面积变小、叶柄缩短、叶片数目变少；6周龄转基因株系表现出株高变矮和植株变小。过表达拟南芥在生长前期主根变短、向地性减弱,对NPA更敏感。qRT-PCR结果显示,转基因拟南芥根中生长素途径相关Marker基因AtTIR1、 AtMDR1、 AtMDR4、 AtPIN2、 AtAUX1、 AtPID、 AtRCN1表达量显著上调,AtAXR3显著下调,AtPIN1和AtPIN3没有显著变化。激光扫描共聚焦显微镜下观察发现过表达株系的根尖组织结构异常,根冠细胞增多且向多个方向不规则生长。以上实验结果表明,PnGATA1是一个与植物生长发育、生长素通路、光信号响应和逆境胁迫相关的转录因子,对植物生长发育和多种响应途径都有重要作用。