擬南芥AtMYB50和AtMYB61轉錄因子在重金屬，低磷與滲透脅迫響應中的功能研究.pdf

1、我們用反向遺傳學途徑研究了R2R3MYB基因在逆境脅迫中的功能。在本論文中，基于極其保守的MYBDNA結合結構域和很高的序列一致性，我們一起分析了AtMYB5O和AtMYB61基因的功能特性。主要分析了AtMYB50和AtMYB61基因在重金屬鉛、低磷和滲透等非生物脅迫方面的作用。T-DNA插入導致的功能缺失性突變體atmyb50、atmyb61-1和atmyb61-2較野生型均表現(xiàn)出不同程度的鉛、低磷和滲透脅迫耐受性。
　　

2、無論是短期誘導還是長期誘導，AtMYB50和AtMYB61基因的表達被鉛強烈抑制。AtMYB50和AtMYB61基因的功能缺失性突變體較野生型有明顯較低的鉛含量，至少在一定程度上與AtPDR12基因的表達增強有關，AtPDR12被認為是一個位于細胞膜上的鉛離子泵，負責將細胞質中的鉛離子或鉛復合物泵出到細胞外。然而，GSH1基因在突變體中的表達沒有大的改變，其是一個谷胱甘肽合成基因，谷胱甘肽能夠螯合細胞質中的重金屬離子并將其隔離到非活躍的

3、細胞器中。該實驗表明AtMYB50和AtMYB61基因敲除突變體對鉛的耐受性不依賴于谷胱甘肽途徑。這說明，這兩個R2R3MYB基因對重金屬的耐受性不依賴于GSH途徑，但至少部分地與AtPDR12基因有關。鑒于此，我們構建了雙突變體atpdr12atmyb50和atpdr12atmyb61，發(fā)現(xiàn)在鉛脅迫下其表型和鉛含量均與atpdr12單突變體相似，說明AtMYB50和AtMYB61蛋白可能作為上游調控的轉錄因子調節(jié)了植株對Pb的耐受性。

4、與此同時，我們構建了atpdr50atmyb61雙突變體，發(fā)現(xiàn)其鉛脅迫耐受性較atmyb50和atmyb61單突變體顯著提高，且鉛含量也明顯下降，表明AtMYB50和AtMYB61基因在調節(jié)鉛耐受性方面具有獨立性。綜上所述，AtMYB5O和AtMYB61基因的敲除性突變，可以增強鉛耐受性并降低植株體內的鉛含量。這可能對生長在鉛污染土壤中的農作物的基因改良具有實際意義。有意思的是，除了對鉛的耐受性，atmyb50和atmyb61突變體對C

5、dCI2，CuSO4，CaCl2，MnCl2，AgNO3，F(xiàn)eSO4，F(xiàn)eCl3，NiSO4，ZnSO4，CoCl2和H2O2均沒有耐受性，說明突變體對鉛的耐受性可能具有專一性。總之，從突變體的表型到其鉛含量，AtPDR12和GSH1基因表達水平的鑒定，及雙突變體atmyb50atpdr12和atmyb61atpdr12的生物學特性，表明AtMYB50andAtMYB61轉錄因子可能參與了AtPDR12基因的表達調控，從而將細胞質中的鉛

6、離子或鉛復合物泵到細胞外，但其對AtPDR12基因的調控是直接還是間接效應仍不能肯定。
　　 AtMYB50和AtMYB61基因敲除突變體也表現(xiàn)出低磷不敏感性。實驗結果表明突變體中的磷含量沒有明顯變化，但花青素的含量則較野生型明顯下降。然而，雖然突變體的主根長度明顯優(yōu)于野生型，但野生型和突變體在低磷脅迫條件下的根毛數(shù)量卻都顯著增多。低磷脅迫相關基因表達分析表明AtPT1、AtACP5和AtPAP1磷轉運子在突變體中有較大的變化。

7、突變體對低磷的不敏感可能與植株體內激素合成能力的優(yōu)化有關。
　　 另外，我們發(fā)現(xiàn)atmyb50和atmyb61突變體表現(xiàn)出增強的滲透和干旱脅迫耐受性。在滲透脅迫方面，我們用NaCl、KCl、LiCl和甘露醇作為脅迫介質檢測了突變體在其作用下的表型，結果表明所有的突變體都不同程度地對這些滲透物質耐受，無論是在發(fā)芽率還是植株體積的大小方面。最后，我們證實atmyb50和atmyb61突變體相對于野生型對干旱脅迫也有耐受性。因此，我們

8、認為atmyb50和atmyb61對滲透脅迫和干旱的耐受性可能有一定的相互關系。
　　 本論文主要創(chuàng)新點：
　　 1.MYB轉錄因子家族是擬南芥中最大的一個基因家族，主要與植物生長發(fā)育和逆境脅迫響應有關。我們的實驗選擇了重金屬(尤其是Pb)作為逆境脅迫因子，以此揭示MYB轉錄因子是否參與了重金屬脅迫的調節(jié)。
　　 2.我們選擇了兩個擬南芥R2R3MYB基因AtMYB50和AtMYB61，它們在整個MYB家族中具有