棉花轉(zhuǎn)錄因子基因GhWRKY27a的分離及功能研究.pdf

1、棉花是我國重要的經(jīng)濟作物，但其產(chǎn)量和品質(zhì)常受干旱、低溫、鹽堿以及病原菌侵染等多種逆境脅迫的影響。為了適應(yīng)和抵御這些逆境脅迫，植物在長期進化的過程中,逐漸形成了一系列復(fù)雜的防御反應(yīng)機制。其中，轉(zhuǎn)錄因子在這些防衛(wèi)反應(yīng)中起到了十分重要的作用。WRKY轉(zhuǎn)錄因子是植物所特有的一類轉(zhuǎn)錄因子，不僅參與調(diào)控植物的生長發(fā)育、衰老及物質(zhì)代謝等一系列生理過程，還廣泛參與植物對各種生物及非生物脅迫的應(yīng)答過程。然而，相對于Ⅰ類和Ⅱ類WRKY轉(zhuǎn)錄因子，關(guān)于Ⅲ類WR

2、KY轉(zhuǎn)錄因子生物學(xué)功能的研究仍較少。在本研究中，我們從棉花中分離得到一個Ⅲ類WRKY基因，命名為 GhWRKY27a，并對其在生物和非生物脅迫反應(yīng)中的表達特性及生物學(xué)功能進行了一系列研究。具體結(jié)果如下：
　?。?）GhWRKY27a的cDNA序列全長為1513bp，包含1068bp的開放閱讀框（ORF）、319bp的5'非編碼區(qū)和126bp的3'非編碼區(qū)。ORF編碼一個含有356個氨基酸殘基的多肽，預(yù)測其分子量為40.062kDa

3、，pI值為5.46。氨基酸序列比對以及聚類分析表明，GhWRKY27a屬于第Ⅲ類WRKY轉(zhuǎn)錄因子。亞細胞定位分析結(jié)果表明GhWRKY27a定位在細胞核中。
　?。?）利用PlantCARE和PLACE數(shù)據(jù)庫對GhWRKY27a的啟動子序列進行分析，得到一系列與脅迫應(yīng)答相關(guān)的順式作用元件。進一步對GhWRKY27a的表達特性進行研究，發(fā)現(xiàn)GhWRKY27a的表達可受干旱、高鹽和低溫等非生物脅迫，過氧化氫（hydrogen perox

4、ide，H2O2）、脫落酸（abscisic acid，ABA）、水楊酸（salicylic acid，SA）、茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA）、乙烯（ethylene，ET）等信號分子及立枯絲核菌（Rhizoctonia solani，R. solani）的誘導(dǎo)。
　?。?）利用病毒介導(dǎo)的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）技術(shù)，獲得棉花GhWRKY27a沉默植株

5、。通過對其進行抗旱性檢測，發(fā)現(xiàn)GhWRKY27a的沉默能夠提高植株對干旱脅迫的耐受力。此外，采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的葉盤法轉(zhuǎn)化本生煙，獲得GhWRKY27a超表達植株。GhWRKY27a超表達植株對干旱脅迫十分敏感，且超表達植株的葉片具有較高的失水率。以上結(jié)果表明，GhWRKY27a在植物對干旱脅迫的應(yīng)答反應(yīng)中起負調(diào)控作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，GhWRKY27a的超表達能夠抑制轉(zhuǎn)基因植株干旱誘導(dǎo)的ABA累積，且破壞ABA介導(dǎo)的氣孔關(guān)閉。
　　

6、（4）GhWRKY27a超表達植株接種R. solani后，轉(zhuǎn)基因植株比野生型植株具有更嚴(yán)重的發(fā)病表型。進一步研究發(fā)現(xiàn)，超表達GhWRKY27a改變了轉(zhuǎn)基因植株中防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因的表達量。由此推測，GhWRKY27a可能在植物應(yīng)對R. solani的侵染中起負調(diào)控作用。
　　（5）在干旱脅迫和R. solani侵染后，我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株比野生型植株積累更多的活性氧，且抗氧化相關(guān)基因的表達水平降低。此外，轉(zhuǎn)基因植株降低了對氧化脅迫的