白桦BpHsfB1转录因子耐盐功能初步分析
热激转录因子(Heat shock transcription factor，Hsf)已被报道是广泛地存在于植物细胞内的一类重要的转录调节因子，对植物抵抗高温等逆境伤害和其他生命活动具有重要作用。本研究从白桦中克隆获得了一条BpHsfB1基因，对该基因的耐盐功能进行了初步研究，具体结果如下： BpHsfB1基因序列全长975bp，多序列比对显示该蛋白与拟南芥Hsf家族同源性较高，进化树分析表明其与拟南芥的AT4G6990属于同一家族，为Hsf家族B类，因此命名为BpHsfB1。通过白桦基因组序列查找获得BpHsfB1基因1559bp的启动子序列。分析发现，该启动子序列中含有ABRE、ACE和TGA-element等与植物抗逆、生长素反应及光照应答相关的顺式作用元件。 亚细胞定位结果表明BpHsfB1蛋白在细胞核中表达。转录激活活性分析结果显示BpHsfB1转录因子无转录激活活性，该转录因子可能通过与其他转录因子的相互作用发挥功能。七种不同胁迫条件下白桦根、茎、叶中BpHsfB1基因表达分析结果显示，胁迫后，BpHsfB1基因在白桦根、茎、叶中的表达都发生了不同程度地改变，表明此基因可能参与多种非生物胁迫应答。盐胁迫后，该基因的表达量发生了明显地改变。胁迫初期即能对胁迫做出应答，主要表现为下调表达，24h后茎、叶中的表达量开始上调，48h根、茎、叶中的表达量皆明显上调，最高表达水平为对照的5.07倍。该基因可能在白桦盐胁迫耐受途径中发挥重要作用。 为了进一步分析BpHsfB1基因是否具有耐盐功能，构建了BpHsfB1基因过表达载体（pROKII-BpHsfB1），利用农杆菌介导法获得了pROKII-BpHsfB1过表达株系。非常有意思的是，过表达BpHsfB1基因白桦出现了多个侧枝。120mM NaCl胁迫处理17天后，对照白桦基本枯萎，而过表达株系出现部分叶片枯萎但长出新枝叶的现象。此外，对盐胁迫前后转基因和对照白桦中POD、SOD活性、MDA和H2O2等生理指标进行了测定和比较分析，结果显示：盐胁迫后过表达白桦植株体内保护酶POD和SOD活性都明显高于对照，H2O2和MDA含量明显低于对照。表明过表达BpHsfB1基因白桦在盐胁迫后受到的损害程度小，过表达BpHsfB1基因能提高转基因白桦的耐盐能力。 热激转录因子通过识别热激元件(Heat Shock Element,HSE)调控下游基因表达，从而参与植物的各种生命活动。本研究中，通过酵母反式单杂交技术对白桦BpHsfB1基因识别的顺式作用元件进行了筛选，用Plant Care网站对筛选获得的元件进行识别，结果显示，除了HSE（AAAAAATTTC）元件外，BpHsfB1蛋白也能识别ABRE(ACGTGACGTG)元件。进一步的酵母单杂交和EMSA试验证实，白桦BpHsfB1蛋白可以特异性识别这两个顺式作用元件。ChIP-PCR结果表明在白桦体内，BpHsfB1转录因子能与耐盐相关基因SOD、POD、P5CS和SOS启动子上的ABRE元件结合，增强下游基因的表达，从而提高白桦的耐盐能力。BpHsfB1转录因子能否调控更多的下游基因的表达有待进一步的试验证明。
白桦;非生物胁迫;热激转录因子;基因表达;亚细胞定位
东北林业大学
硕士
林木遗传育种
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2020
中文
S792.153.01
2021-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）