紫花苜蓿MsMBF 1c基因在拟南芥中 表达提高转基因植株的耐热性

文献类型： 中文期刊

第一作者： 李小冬

作者： 李小冬;尚以顺;武语迪;王学敏;熊先勤;陈光吉;孙方;张文;蔡一鸣

作者机构：

关键词： 高温;MBF1c;紫花苜蓿;耐热性;耐热相关基因

期刊名称： 草业学报

ISSN： 1004-5759

年卷期： 2019 年 28 卷 010 期

页码： 187-198

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 高温能危害植物的生长发育,是限制紫花苜蓿在南方地区推广的主要非生物胁迫因素之一.从"中苜1号"紫花苜蓿品种克隆获得紫花苜蓿多桥蛋白1c(Medicago sativa Multi protein Bridging Factors 1c,MsMBF1c)全长编码序列,发现紫花苜蓿MsMBF1c蛋白与拟南芥AtMBF1c蛋白同源相似性高达72%.分析MsMBF 1c在根、茎、叶、花和果实等不同组织中,以及在高温、干旱以及高温和干旱组合胁迫条件下的表达模式,发现该基因在不同组织中的表达强度依次为花>根>叶>茎>果实;MsMBF 1c显著受高温、干旱以及高温和干旱组合诱导,分别被上调4.21、2.15和4.59倍.构建pBI121-35S:MsMBF 1c过量表达载体并转入模式植物拟南芥(wild type,WT),在T3代获得卡那抗性不分离的过量表达株系(over expression,OE);利用OE与Atmbf 1c突变体(mutant,MUT)杂交的方法获得互补株系(complementary,COM),并通过PCR与qRT-PCR的方法进行分子和表达验证.平行比较OE、COM、MUT以及WT等不同拟南芥株系在高温胁迫后的种子发芽率和幼苗存活率,在正常情况下,OE、COM、MUT以及WT拟南芥株系种子的发芽率没有显著差异(97.6%~100.0%),高温胁迫后,WT发芽率下降到71.7%,MUT发芽率下降到66.0%,显著低于WT(P<0.05);而COM与3个独立的OE株系的发芽率达79.3%~87.0%,显著高于WT(P<0.05).在幼苗耐热试验中,OE、COM、MUT以及WT株系的存活率在正常条件下差异不显著,高温胁迫后,WT幼苗存活率下降到16.7%,MUT下降到10.0%,显著低于WT(P<0.05);而COM与3个独立的OE株系存活率下降到40.0%~76.7%,显著高于WT(P<0.05).利用real-time PCR方法,分析HSFA1a、HSFA2、HSFA3、HSFB 1、WRKY 25、WRKY 18、DREB 2a等耐热调节关键基因在OE、MUT和WT拟南芥株系的相对表达情况,在正常条件下,HSFA2、WRKY 18与DREB 2a在MUT株系中的表达显著低于WT(0.33~0.47).而在OE株系中,除HSFA1a外,HSFA2、HSFA3、HSFB 1、WRKY 25、WRKY 18、DREB 2a的表达相对WT株系都有不同程度上调,幅度为1.74~3.80.高温胁迫后,与WT相比,HSFA2、HS-FA3、HSFB 1、WRKY 18与DREB 2a在MUT株系中的表达中被显著下调,在OE株系中,只有WRKY 18显著高于WT外,其余基因的表达在OE与WT株系中差异不显著.综合分析,MsMBF 1c是一个功能比较保守的耐热调节基因,过量表达MsMBF 1c能够互补拟南芥mbf 1c突变体耐热缺失表型,并能够增强拟南芥在种子萌发与幼苗生长阶段的耐热性.MsMBF 1c可能与AtMBF 1c一样,与其他耐热调节关键基因互作调节植物耐热性.

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