白桦HSFA4转录冈子的克隆及耐盐功能分析
[目的]热激转录因子(HSF)在植物对非生物胁迫应答中起重要的调节作用.本研究拟从白桦中克隆获得HSFA4基因(命名为BpHSFA4),研究该基因的抗逆功能,为该基因用于林木基因工程育种奠定理论基础.[方法]在白桦转录组中筛选获得1条HSFA4基因,通过RT-PCR克隆获得BpHSFA4基因序列.利用生物信息学工具进行序列分析.利用实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)分析不同逆境胁迫下BpHSFA4基因在白桦叶、茎和根中的表达模式.构建植物过表达载体pROKⅡ-BpHSFA4和抑制表达载体pFGC5941-BpHSFA4,进行白桦瞬时转化,同时以pROKⅡ瞬时侵染白桦作为对照.分析NaCl胁迫下不同瞬时转化白桦株系的MDA、H2O2、SOD、POD、相对电导率及二氨基联苯胺(DAB)、氯化硝基四氮唑蓝(NBT)及伊文思蓝(Evans blue)染色情况,以综合评定BpHSFA4基因的耐盐功能.[结果]BpHSFA4基因cDNA全长为1 170 bp,编码389个氨基酸,编码蛋白的相对分子量为44.15 kDa,理论等电点为5.14,具有典型HSF结构域.非生物胁迫(NaC1、PEG6000、镉、高温和低温)条件下和激素(ABA、GA3和JA)处理下,BpHSFA4基因的表达均发生了不同程度的改变,且每种处理后至少有1个时间点发生了明显上调或者下调,其中盐胁迫下表达变化尤为明显.3种瞬时表达白桦株系中的BpHSFA4基因的表达分析结果显示成功获得了瞬时过表达转基因株系(OE)和抑制表达转基因株系(SE).进一步对不同转基因白桦株系的生理指标和生理染色进行分析,结果显示:NaCl胁迫条件下,过表达BpHSFA4植株H2O2含量、MDA含量和相对电导率明显低于对照植株,抑制表达BpHSFA4植株的H2O2含量、MDA含量和相对电导率则明显高于对照植株;过表达BpHSFA4植株的SOD活性和POD活性明显高于对照植株,而抑制表达BpHSFA4植株的SOD活性和POD活性明显低于对照株系;NBT、DAB染色结果与H2O2含量测定结果一致,显示OE植株的着色明显比对照植株浅,而抑制表达株系着色明显比对照植株深,Evans blue染色结果和MDA含量测定结果一致.[结论]BpHSFA4基因能对非生物胁迫(NaCl、PEG6000、镉、高温和低温)和激素(ABA、GA3和JA)处理做出应答,特别是盐胁迫条件下,应答强烈,该基因可能参与白桦耐盐胁迫应答.在盐胁迫条件下,瞬时过表达BpHSFA4基因株系能通过提高SOD和POD等保护酶的活性从而增强活性氧清除能力、降低膜脂氧化程度,减少细胞受损或细胞死亡,进而提高白桦的耐盐能力.本研究初步证实BpHSFA4基因是一个耐盐胁迫应答候选基因.
白桦、HSFA4转录因子、基因表达、耐盐
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S718.46(林业基础科学)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目;大学生创新实验训练项目;国家自然科学基金面上项目
2020-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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