陆地棉转录因子基因GhMYB108的克隆及其在抗旱中的作用

摘要：

[目的]MYB基因家族作为植物中最大的转录因子家族之一,在抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用.克隆陆地棉MYB转录因子基因GhMYB108,并进行表达分析,验证其在干旱胁迫响应中的作用,为进一步研究GhMYB108调控陆地棉耐旱的分子机制奠定基础.[方法]根据干旱转录组数据分析,确定GhMYB108为干旱响应基因;运用聚合酶链式反应(PCR)从陆地棉根系cDNA中扩增目的基因;对GhMYB108进行基因结构特征、预测基因序列信息以及系统进化关系等生物信息学分析;利用Plant Care网站对获得的基因启动子序列进行分析;在不同逆境胁迫条件下,对GhMYB108的表达特性进行qRT-PCR分析;通过亚细胞定位确定GhMYB108蛋白在细胞中的位置;利用酵母试验验证其转录活性;使用病毒诱导的基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)沉默GhMYB108,并用qRT-PCR检测基因沉默效率.观察沉默株系在干旱处理前后的表型变化,并统计存活率,采用试剂盒测定相关生理生化指标;通过对棉花叶片喷施ABA与氟啶酮试验来分析GhMYB108与ABA的关系.[结果]从陆地棉中克隆了GhMYB108(Gh_A10G1563),其全长879 bp,编码292个氨基酸,其蛋白质相对分子量为33.288 kD,等电点为6.037,多重序列比对和保守结构域分析,发现GhMYB108含有2个高度保守的MYB结合结构域,属于典型的R2R3型MYB转录因子.不同物种亲缘关系分析发现,GhMYB108与AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2的同源性较高,属于同一亚族,且已有研究发现AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2与干旱或ABA信号通路相关.GhMYB108定位于细胞核,且具有转录激活活性.在干旱和对照植株中,GhMYB108均在根中表达量最高,茎中表达量最低,并且受自然干旱、18％PEG 6000模拟干旱、盐胁迫和低温等非生物胁迫诱导表达.GhMYB108 沉默之后,在自然干旱条件下,沉默植株出现临界表型,与对照相比,其萎蔫更严重,且存活率降低,一些生理生化指标也发生显著变化,如叶片失水率加快,丙二醛含量升高,叶片相对含水量和脯氨酸含量减少,过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性降低,且通过DAB与NBT染色发现植物体积累了更多过氧化氢(H202)和超氧阴离子(02-).通过对棉花叶片喷施激素ABA或氟啶酮发现GhMYB108可受ABA信号的正调控.[结论]GhMYB108正调控棉花抗旱性,且受ABA信号的正调控.

关键词：陆地棉、MYB转录因子、非生物胁迫、ABA

所属期刊栏目：55

分类号：Q943.2;S512.1;S601

资助基金：胡杨河市财政科技计划;中国农业科学院科技创新工程

在线出版日期：2022-07-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1877-1890