香蕉MaMYB基因克隆及抗旱功能研究

【摘要】香蕉是一年草本植物,喜高温多湿,缺水时叶片变薄、生长滞后,产量降低。由于香蕉产量常受各种胁迫因子的影响,因此研究非生物胁迫下植物基因的表达情况,有助于我们了解其抗逆的真正机理,为抗逆性品种的选育提供理论基础。有研究显示,植物MYB转录因子参与响应植物各种生物或非生物胁迫,对植物的生长发育和抗逆性等方面具有重要的作用。本实验室前期从香蕉根系(MusaacuminateL.AAAgroupcv.Brazilian)的cDNA文库中获得了一个MYB基因,命名为MaMYB.为了进一步丰富香蕉MaMYB转录因子基因资源,初步预测MaMYB基因结构、功能。主要研究结果如下：1.利用RT-PCR技术从香蕉根系中克隆了MaMYB,该cDNA序列的开放阅读框为951bp,编码316个氨基酸,分子量为35.08Kd。通过与其他物种MYB转录因子同源氨基酸序列比对发现,N端MYB结构域保守性较强,全长序列相似性则较低。进化树分析表明,MaMYB与山羊草RAX3聚类同一分支上,二者的亲缘关系较近。保守结构域分析表明,MaMYB转录因子具有2个SANT结合域,在C端含有转录调控区,属于典型的R2R3-MYB转录因子。2.在包括干旱、高盐、低温及四种不同激素[脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和茉莉酸(MeJA)]胁迫下,荧光定量PCR分析表明,在PEG、NaCl处理后,MaMYB表达量明显增加,而在低温胁迫下表达量无明显变化；四种外源激素处理后,该基因被诱导表达且极显著。说明MaMYB表达受干旱、盐胁迫和信号物质胁迫诱导。3.将MaMYB全长cDNA序列插入植物表达载体35S::GFP(pCAMBIA1304-GFP)中,获得绿色荧光融合蛋白载体35S::MaMY8-GFP,农杆菌介导转化洋葱表皮细胞瞬时表达实验表明MaMYB被定位于细胞核中。4.将已获得的植物表达载体35S::MaMYB-GFP转化野生型拟南芥,以转化35S::GFP植物表达空载体的拟南芥(VC)作为阳性对照,分别得到转化的纯合株系13株和7株,野生型拟南芥为阴性对照(WT)。分别选取转化目的基因、阳性对照和阴性对照各48株进行抗旱性实验。结果表明过量表达MaMYB的转基因株系存活率较WT、VC显著提高。对转基因和WT、VC拟南芥的表型分析发现,转基因拟南芥的主根普遍比WT、VC长,叶片厚而小,边缘卷曲。在不同甘露醇浓度处理下,随着浓度的增大,各株系发芽率下降,但转基因种子的发芽率仍较WT、VC高。5.生理指标测定显示,控水后,转基因拟南芥丙二醛含量显著低于WT、VC;表明MaMYB过量表达降低了生物膜的膜质氧化作用程度,减少丙二醛含量的积累。转基因拟南芥总超氧歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)酶活性显著高于野生型和VC,显示这三种酶活性共同协作,从而提高的转基因拟南芥对干旱胁迫的耐受性。6.定量荧光PCR分析MaMYB依赖于ABA信号转导途径应答基因RD22、RD29B、RAB18和不依赖于ABA信号转导途径RD29A、DREB2A在转基因、阳性对照、阴性对照中在干旱胁迫下的表达,分析显示转基因株系应答基因的表达量高于WT、VC株系,说明MaMYB通过增强胁迫应答基因表达提高植物对干旱胁迫的耐受性。综上所述,香蕉MaMYB转录因子参与植物的耐旱胁迫反应,其超量表达通过改变植株的形态、调控ABA途径相关基因的表达,增强转基因植物的抗旱性。
【作者】邢文婷；
【导师】金志强；
【作者基本信息】海南大学，作物遗传育种，2014，硕士
【关键词】香蕉；拟南芥；MaMYB转录因子；基因克隆；非生物胁迫；表达分析；

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