橡胶树转录因子HbERF1的克隆与功能分析

• 作者: 安泽伟 李雅超 王其同 程汉 胡彦师 谢黎黎 黄华孙
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 巴西橡胶树 转录因子 非生物胁迫 ERF
• 年，卷（期）: 2014,（8）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 1622-1633
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.018

摘要

【目的】克隆橡胶树转录因子 HbERF1，分析其在橡胶树中响应非生物胁迫的表达模式，并通过在拟南芥中过表达鉴定其生物学功能，为橡胶树抗逆育种提供基因储备。【方法】利用RACE技术从巴西橡胶树中克隆到HbERF1全长序列，通过qRT-PCR技术分析其在非生物胁迫下的时空表达特性；通过农杆菌介导法转化拟南芥，利用Southern杂交和qRT-PCR技术对过表达植株进行鉴定，并分析过表达植株在干旱、高盐和PEG等胁迫条件下的表型及相关基因的表达特性，验证HbERF1的生物学功能。【结果】橡胶树转录因子HbERF1没有内含子，GenBank登录号为JQ914647，cDNA序列全长为1178 bp，包括62 bp的5'非编码区、474 bp的3'非编码区和642 bp的开放阅读框。开放阅读框编码一条213个氨基酸组成的多肽，该蛋白具有一个保守的AP2结构域和一个EAR基序。系统进化分析表明，HbERF1属于AP2/ERF家族中ERF亚族的B-1类，与蓖麻RcERF、杨树PtERF46、拟南芥AtERF4的一致性最高，分别为72%、62%和61%。qRT-PCR分析表明，HbERF1在橡胶树叶片和树皮中均能响应高盐、干旱和PEG胁迫，基因的表达在叶片中受ABA、MeJA的抑制，而在树皮中则受ABA、MeJA和SA的抑制。在高盐和PEG胁迫下，叶片中的HbERF1在处理前期（≤8 h）表达水平都低于对照，而树皮中的HbERF1在胁迫4 h时就受到强烈诱导。在干旱胁迫下，随着干旱程度的增加，HbERF1在叶片和树皮中表达水平持续增加，且在树皮中的表达要高于叶片中的表达。HbERF1的过表达提高了拟南芥的抗旱性、耐盐性和耐PEG胁迫的能力，并抑制了乙烯受体基因AtETR1和AtERS1的表达。在过表达植株中，AtETR1和AtERS1的表达水平分别比野生型中的降低了19倍和9倍，差异极显著（P＜0.01）。在高盐胁迫下，过表达植株中AtRD22和AtRD29A的表达水平持续上升，且上调幅度高于WT，分别为对照的115倍和100倍；在20%PEG胁迫下，AtRD22和AtRD29A的表达都受到诱导。用300 mmol·L-1NaCl浇灌拟南芥，处理15 d后，野生型拟南芥的叶片几乎全部萎蔫白化，而过表达株系S1仅有少数叶片萎蔫白化。用20% PEG6000水溶液浇灌拟南芥，处理15 d后，过表达株系S1生长正常，已进入生殖生长，而野生型植株仍保持在营养生长阶段，生殖生长被延迟，且部分叶片出现脱水现象。停止浇水2周后，野生型拟南芥植株叶片枯萎程度高于过表达植株，复水1周后野生型植株的存活率仅为35.0%，而过表达植株的存活率则高达95.0%。【结论】HbERF1参与了橡胶树的ABA、JA、SA和ETH信号途径，是ETH信号的正调控因子，对提高橡胶树的耐旱性具有积极作用。