干旱胁迫下调控木薯MeAP2的转录因子的初步研究

【摘要】干旱是一个长期存在的世界难题,它影响植物各个阶段的生长发育和生理代谢过程。木薯（ManihotesculentaCrantz）是热带地区重要的粮食作物,为了适应干旱,盐碱,低温,病害等不良环境,在长期的进化中形成了一套复杂、高效的抗逆胁迫响应机制,其中转录因子是一个很关键的因素,其通过与启动子顺式作用元件或与其它转录因子的功能区域相互作用,激活RNA酶、转录复合物从而启动特定基因的转录表达,最后对逆境胁迫做出相应调节。而AP2/EREBP类转录因子参与植物的生长发育、胁迫应答、激素应答、形态建成等多种生理生化反应。因此,本研究筛选了与木薯抗旱相关的MeAP2转录因子基因,通过RT-PCR研究其在干旱胁迫下的表达模式,并通过酵母单杂交技术筛选调控MeAP2基因的转录因子,探索该转录因子与AP2基因在干旱胁迫中的调控关系。具体研究结果如下：1.通过木薯基因芯片杂交与荧光定量RT-PCR从9个MeAP2基因中筛选出2个与抗旱性相关的MeAP2,且其表达模式与之前做过的木薯基因芯片杂交结果相符,经分析,AP2家族成员在干旱胁迫下均诱导表达,其中,MeAP2-1和MeAP2-2在干旱中期有着最高的表达量,其表达模式不完全相同且存在一定的相关性,在干旱胁迫初期做出表达水平增高的应答,但超过一段时间之后表达量又下降,两个基因响应干旱的速度以及表达量不同,两个基因相比,无论是正常条件还是干旱胁迫下,MeAP2.2基因的表达量都要高于MeAP2-1基因,这与之前做过的基因芯片杂交结果相符。2.克隆了MeAP2-2起始密码子前1500bp左右的启动子序列,该序列含有TATA-box增强子元件CAAT-box和GATA-box等多个典型的真核生物启动子基本元件。同时存在着ABRE,MYCCONSENSUSAT,MYCATERDl,TC-richrepeats等与抗旱相关的顺式作用元件,以及锌指蛋白的调控元件DOFCOREZM.3.根据顺式作用元件分析结果,选取富集抗旱、脱水、以及与干旱相关的各种激素的顺式作用元件的启动子区域（-401bp到-685bp）按同一个方向串联重复3次作为靶序列构建诱饵载体,通过酵母单杂交系统我们从木薯的cDNA文库中筛选到数个可以与诱饵载体上的靶序列结合的cDNA。其中,通过与JGI数据库中的木薯序列进行比对后,与cassava4.1019320的Metallothioneinprotein同源性为94.3%,将此克隆命名为MeMT:与cassava4.1019893的Corehistoneprotein同源性为99.7%,将此克隆命名为MeH；与cassava4.1018848的Heavy-metal-associatedprotein,atoxl-related同源性为84.2%,将此克隆命名为MeHMA.4.通过荧光定量PCR验证,这三个基因和MeAP2-2基因在木薯的叶片,叶柄,离区,根部均有表达,且在干旱胁迫下均被诱导表达,对干旱胁迫初期做出表达水平增高的应答,但超过一段时间之后表达量又下降,且在干旱4d时表达量达到峰值,5.与MeAP2-2在干旱梯度下的表达模式一致。本研究的初步筛选对木薯干旱胁迫落叶机制涉及到的代谢途径研究具有重要意义,也为以后研究木薯抗旱分子机理提供了依据。
【作者】李雅韵；
【导师】彭明；
【作者基本信息】海南大学，农业生物技术，2014，硕士
【关键词】木薯；干旱；RT-PCR；启动子；AP2基因；酵母单杂交；

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