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麻疯树(Jatropha curcas L.)又名小桐子,为大戟科麻疯树属植物,落叶灌木或小乔木。其种仁含油量高达40%-60%,其中不饱和脂肪酸含量达60—86%。作为理想的生物柴油原料,麻疯树被誉为“21世纪的能源树”。麻疯树耐干旱、盐碱,能在贫瘠的荒山地上生存。但麻疯树抗低温的能力较弱,只能在年平均温度高于14℃的地区正常生长。麻疯树对低温的这种敏感性严重限制了它的分布和种植范围。本工作开展了麻疯树抗低温相关的转录因子的克隆、鉴定及功能表征的研究,以期为麻疯树抗低温的分子育种提供一定的理论依据和技术支持。研究结果如下:
通过筛选麻疯树幼苗低温胁迫下的酵母单杂交文库,分离克隆出麻疯树转录因子MYB(命名为JcMYB1)长度为530 bp的cDNA片段,进一步用5’RACE的方法获得其全长DNA序列。JcMYB1 cDNA全长为675 bp,可编码产生长度为197个氨基酸的蛋白质。序列比对分析表明,JcMYB1与拟南芥中第15亚家族的R2R3-MYB成员同源关系较高。通过生物信息学分析,发现JcMYB1含有两段连续的MYB结构域,为植物中典型的R2R3-MYB类转录因子,其羧基端所富含的酸性氨基酸可能为其转录激活域。在其基因组序列中有两段较短的内含子,长度分别为72 bp和73 bp。用Tail-PCR的方法取得了JcMYB1基因5’端上游的一段长度为1021bp的启动子区域,通过顺式作用元件分析,发现其含有响应低温、脱落酸(ABA)及茉莉酸甲酯(JA)的应答元件。
酵母单杂交实验表明,含有JcMYB1和GAL4-BD融合表达载体的酵母能在缺失了色氨酸和组氨酸的双缺陷培养基上正常生长,而且经X-gal染色后很快呈现蓝色,说明JcMYB1作为转录因子具有较强的转录激活功能。
绿色荧光蛋白(GFP)标记实验表明,JcMYB1-GFP融合表达蛋白特异性地定位在细胞核中,而转入了空载体的洋葱表皮中绿色荧光则遍布整个细胞。说明JcMYB1作为转录因子专一性地在细胞核内表达。
用实时定量PCR的方法对各种逆境胁迫下JcMYB1的表达模式进行了分析。发现当麻疯树幼苗受到4℃低温胁迫时,其表达水平在处理后的第三个小时明显上调,在第六个小时表达量达到最高。当对麻疯树以ABA处理时,其表达量在一小时以内明显上调,在处理后的第三个小时达到最高点。当用茉莉酸甲酯(JA)喷施麻疯树幼苗叶片时,JcMYB1的表达量在十二小时内均明显上调,但在第六个小时表达量最大。这些结果表明,JcMYB1对低温、ABA和JA的反应较为敏感。