两个bHLB同源基因分别负调控ABA依赖的拟南芥和大豆干旱胁迫应答
ABA(absasic aad)可参与植物对干旱、高盐和寒冷等环境胁迫的响应，该响应常受到转录因子的精准调控。bHLH转录因子参与的ABA介导的植物干旱应答鲜有报道，在大豆中更是寥寥无几。本研究前期筛选到一个干旱相关的大豆转录因子GmbHLH120，并鉴定到其在拟南芥中的同源转录因子AtbHLH018。本文以拟南芥AtbHLH018转录因子研究为先导，通过一系列的表型观察及功能分析研究，最终证明这两个转录因子均参与ABA依赖的植物干旱响应过程。具体结果如下： 1)拟南芥AtbHLH018和大豆GmbHLH120是彼此亲缘关系最近的同源基因。二者均具有典型bHLH结构域中的保守氨基酸；二者蛋白序列相似度达38.9%，同时二者所在的进化枝来源于同一个节点。表明两个典型的bHLH基因在拟南芥和大豆中同源性最高。 2)拟南芥AtbHLH018基因可以通过ABA依赖的气孔关闭，负调控植物耐旱。实验结果表明：AtbHLH018基因的表达在外源PEG和ABA处理后均被抑制；AtbHLH018基因功能缺失突变体对PEG敏感性显著碱弱，离体叶片失水速率减慢，气孔孔径比显著减小；双荧光素酶报告系统证明AtbHLH018具有转录激活活性；atbhlh018突变体种子萌发及幼苗生长均对ABA敏感。 3)大豆GmbHLH120基因也可以通过ABA依赖的气孔关闭，负调控植物干旱胁迫应答。实验结果表明：利用CRISPR，Cas9基因编辑系统和大豆遗传转化体系，获得了GmbHLH120的转基因敲除植株，通过筛选获得两个gmbhlh120纯合突变体株系；gmbhlh120功能缺失突变体的离体叶片失水速率减慢，气孔孔径比显著减小，同时GmbHLH120基因过表达的毛状根对PEG处理的敏感性显著增强；而GmbHLH120基因过表达的毛状根对ABA的敏感性显著减弱。 上述结果表明，两个同源基因AtbHLH018和GmbHLH120均以负调控的方式分别参与拟南芥和大豆对干旱胁迫的响应，且该响应均与ABA依赖的气孔关闭相关。这为进一步阐明bHLH基因调控植物干旱胁迫响应的分子机制，提供了必要的研究基础。
植物生理学;AtbHLH018基因;GmbHLH120基因;干旱胁迫;气孔关闭;生物学功能
南昌大学
硕士
遗传学
朱友林
2021
中文
Q945
2021-12-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）