苹果bZIP转录因子MdbZIP48的克隆与基因功能分析

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苹果(Malus domesticaBorkh)是人们经常食用的水果之一,在世界范围内广泛种植。但是,苹果受到干旱及高盐等逆境的胁迫限制了苹果的产量及品质。研究表明,碱性亮氨酸拉链(bZIP)蛋白具有很多重要的生物学功能,如:信号转导,响应压力反应,促进生长和发育,并且可以提高植物抗非生物胁迫的能力。课题组分析了bZIP转录因子家族,从苹果基因组中鉴定得到112个bZIP基因,并结合基因表达和进化分析,揭示了它们在苹果的生长发育及抵御胁迫方面的功能。在此基础上,本研究从苹果中克隆bZIP家族基因中的MdbZIP48,转化模式植物拟南芥,开展bZIP基因的功能和作用机制研究,为苹果的抗性品种选育和遗传改良从分子水平上提供了依据。获得如下研究结果:  1.以富士苹果cDNA为模板,从中克隆得到MdbZIP48基因的CDS序列,GenBank登录号为 XM_008367053.2,序列分析发现该基因开放阅读框长度为 900bp,编码 299个氨基酸,具有典型的bZIP结构域,属于苹果bZIP转录因子的A亚家族。构建过表达载体,在农杆菌介导下,转化模式植物拟南芥。  2.研究发现,在干旱和盐胁迫条件下,MdbZIP48 转基因植株的种子萌发率、子叶绿化率显著地高于野生型株系,说明转基因植株提高了抗旱和抗盐能力。经过渗透胁迫后,测定相关的生理指标,发现转基因植株的叶绿素含量和脯氨酸含量显著高于野生型株系,而相对电导率和丙二醛含量比野生型低。可以推测,与野生型相比,过表达植株的细胞膜结构的完整性较好,对渗透胁迫的抗性更高。经过一周的干旱,盐胁迫处理后,转基因植株的生长状态明显好于野生型,通过台盼蓝染色实验发现,野生型叶片细胞死亡更严重。对经过处理的叶片进行DAB和NBT染色发现,野生型植株比转基因株系活性氧积累较多,细胞受损严重。测定胁迫相关基因的表达量发现,MdbZIP48 可能参与ABA的生物合成并对ABA信号通路中的下游基因起调控作用。
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