HIS1--3和WRKY1基因協(xié)同調節(jié)植物鹽脅迫響應的機制研究.pdf

1、迄今為止，全球范圍內有大量的鹽堿化土地;在中國同樣也有著大量的鹽堿化土地。鹽脅迫是自然界中主要的幾種非生物脅迫之一，對植物生長造成嚴重損害，且對生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定造成威脅，因此研究植物對鹽脅迫響應的機制具有重要意義。本實驗室的前期研究中發(fā)現(xiàn)HIS1-3基因負調控植物對鹽脅迫的響應，而WRKY1基因正調控植物對鹽脅迫的響應。本研究進一步證實HIS1-3和WRKY1基因協(xié)同調控植物對鹽脅迫的響應。主要研究結果如下:
　　1.qRT-PCR

2、分析顯示，NaCl處理下，野生型擬南芥(WT)中HIS1-3基因的表達量隨著鹽處理時間的增加而下降，此外his1-3突變體對鹽脅迫表現(xiàn)耐受，而HIS1-3OE過表達植株對鹽脅迫表現(xiàn)敏感，表明HIS1-3基因負調節(jié)植物對鹽脅迫的響應。
　　2.NaCl處理后，his1-3突變體中根和莖的鈉離子含量比WT高，而HIS1-3OE過表達植株中根和莖的鈉離子含量比WT低，表明HIS1-3基因通過調節(jié)植株體內鈉離子含量來調控植株對鹽脅迫的響應

3、。
　　3.鹽脅迫條件下，his1-3突變體中SOS1和SOS2基因的轉錄水平較WT高，HIS1-3OE過表達植株中SOS1和SOS2基因的表達量要比WT中低，結果說明，鹽脅迫下，HIS1-3基因可能通過SOS途徑調節(jié)植株體內的鈉離子含量，進而增強植物的對鹽脅迫的抗性。
　　4.利用煙草瞬時表達系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)WRKY1可激活SOS1，SOS2和SOS3的轉錄活性，而HIS1-3能夠抑制WRKY1對SOS1和SOS2基因表達的

4、激活。
　　5.進一步通過酵母雙雜交實驗發(fā)現(xiàn)HIS1-3和WRKY1基因并無相互作用，表明HIS1-3基因可能通過SOS1和SOS2的啟動子上的占位來調節(jié)WRKY1對SOS1和，SOS2基因轉錄活性，進而影響植物對鹽脅迫的響應。
　　6.通過染色質免疫共沉淀的方法發(fā)現(xiàn)HIS1-3可以直接結合到SOS1和SOS2的啟動子上，說明HIS1-3通過直接結合到SOS1和SOS2的啟動子上，進行轉錄負調控。同樣，發(fā)現(xiàn)WRKY1也直接結

5、合到SOS1，SOS2和SOS3的啟動子上，從而正調控SOS1，SOS2和SOS3基因的轉錄活性。
　　綜上所述，在正常生理條件下，HIS1-3會結合于SOS1和SOS2基因的啟動子上，占據(jù)了WRKY1與SOS1和SOS2基因啟動子結合的結合位點;在鹽脅迫狀態(tài)下，外界鹽脅迫的影響會導致HIS1-3基因降低表達量，從而SOS1和SOS2基因啟動子暴露出來，而此時WRKY1基因作為轉錄因子，直接結合到SOS1，SOS2和SOS3基因的