谷子转录因子基因SibZIP42在拟南芥中对高盐和ABA的响应

• 作者: 冯露 刁现民 周永斌 张小红 徐兆师 李微微 李连城 秦玉海 贾冠清 闵东红 陈明 马有志
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 谷子 bZIP类转录因子 耐盐胁迫 ABA信号途径
• 年，卷（期）: 2016,（17）
• 所属期刊栏目: 专题:谷子黍稷耐逆与遗传多样性
• 页码范围: 3275-3285
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.17.003

摘要

【目的】分析谷子抗逆相关转录因子基因SibZIP42的特性和生物学功能，探讨SibZIP42提高植物耐盐性的调控途径，为作物抗逆分子育种提供新的候选基因。【方法】利用生物信息学方法分析谷子SibZIP42的特性：使用ClustalX 2.0和MEGA 5.05软件对谷子SibZIP42蛋白序列及其同源序列进行多序列比对，并构建系统进化树；从数据库Phytozome获取谷子SibZIP42上游2000 bp作为启动子序列，在PLACE数据库对SibZIP42启动子顺式作用元件进行分析；使用NetPhos 2.0 Server数据库预测SibZIP42蛋白磷酸化位点；利用实时荧光定量PCR检测SibZIP42在不同胁迫条件下的表达模式；将SibZIP42与绿色荧光蛋白GFP融合表达，检测SibZIP42蛋白的亚细胞定位情况；构建植物表达载体pBI121-SibZIP42，转化拟南芥并检测转SibZIP42拟南芥的耐盐性及对ABA处理的敏感性。分析转SibZIP42拟南芥中ABA及脱水响应相关基因表达变化，分析SibZIP42调控植物耐盐性的作用机制。【结果】谷子SibZIP42全长546 bp，编码由181个氨基酸组成的亲水性蛋白，分子量约为20.3 kD，基因编码区包含1个外显子；系统进化树分析表明该基因位于bZIP基因家族的S亚组；SibZIP42与拟南芥AtbZIP42序列同源性最高；启动子元件分析表明，SibZIP42包含ABRE、MYB、MYC等多种逆境胁迫应答相关元件；磷酸化位点分析结果显示SibZIP42含有14个丝氨酸、4个酪氨酸和1个苏氨酸磷酸化位点；实时荧光定量PCR结果显示，SibZIP42对多种非生物胁迫均有不同程度的响应，在高盐、干旱（PEG）和 ABA 处理条件下表达量明显上升，SibZIP42在根部的表达量显著高于在茎及叶子中的表达；亚细胞定位结果表明，SibZIP42蛋白定位于细胞核中；基因功能分析结果显示，在正常MS培养基上，野生型拟南芥WT和SibZIP42转基因拟南芥的萌发率基本一致，在NaCl浓度为90、120和150 mmol·L-1的MS培养基上，转基因拟南芥萌发率显著高于WT，在90 mmol·L-1 NaCl处理条件下，转基因拟南芥的绿化率显著高于WT；在ABA浓度为0.5、1和2μmol·L-1的MS培养基上，转基因拟南芥的绿化率显著低于WT；下游基因检测结果表明，HIS1-3、RD29B和RAB18等ABA胁迫响应相关基因以及脱水响应相关基因AtPIP2A在转基因植株中表达量显著高于在WT中的表达，表明SibZIP42可能通过ABA信号途径提高植物对高盐胁迫的耐性。【结论】与WT相比，SibZIP42转基因拟南芥株系在种子萌发时期耐盐性显著提高。同时，在种子萌发后期SibZIP42转基因株系相比于WT对ABA处理的敏感性增强，SibZIP42可能通过ABA信号途径正向调控植物的耐盐性。