ERF转录因子LeERF2、JERF2在非生物胁迫应答中的功能分析

摘要

基因表达调控是植物胁迫应答的重要环节.植物激素和转录因子对植物胁迫应答中的基因表达调控起着关键性的作用.ERF类转录因子是植物特有的一个转录因子大家族,它们都具有一个保守的DNA结合域-ERF domain.ERF类转录因子可调节植物对病原物、低温、干旱、高盐及伤害等生物与非生物胁迫的适应性应答,在植物胁迫应答中起着重要的作用.乙烯是植物体内一种多功能植物激素.早期研究表明,在植物的生物胁迫应答中乙烯可以通过ERF转录因子调节大量含有GCC-box(TAGCCGCC)的PR基因表达,提高植物对生物胁迫的抗/耐性,在植物的生物胁迫应答中发挥着重要的作用.近几年的研究表明乙烯也可以通过ERF转录因子参与植物的非生物胁迫应答,提高植物的非生物胁迫耐性.该实验室以GCC-box为bait,利用酵母单杂交系统从番茄cDNA表达文库中筛选到两个新基因LeERF2、JERF2.研究表明它们都属于ERF类转录因子,并参与乙烯和植物的非生物胁迫应答.该实验是在我们实验室原有的研究基础上进一步研究了LeERF2、JERF2在植物非生物胁迫应答中的功能,并分析它们可能参与的调控途径.凝胶阻滞实验(又称EMSA)结果表明LeERF2蛋白具有结合GCC-box和DRE/CRT两种顺式作用元件的能力,但不能同ABRE偶联元件CE1结合.转LeERF2基因烟草的Northern杂交结果表明LeERF2的超表达除了导致转基因烟草中含有GCC-box的基因osmotin和PRB-1b的组成型表达外,某些含有DRE/CRT顺式作用元件的基因COR15a和RD17也组成型表达.但另外一些含有DRE/CRT的基因如RD29A和含有ABRE的基因RD29B的表达则不受影响.分别用NaCl、甘露醇和葡萄糖处理野生型和LeERF2转基因烟草种子时发现LeERF2提高了转基因烟草种子的胁迫耐性.低温处理转基因烟草时,LeERF2提高了转基因烟草植株的耐冻性.用-6℃处理烟草植株八小时并恢复生长两天,野生型烟草的死亡率达到86.7﹪,而转基因植株仅为17﹪.此外LeERF2还提高转基因烟草幼苗根的盐胁迫耐性.这些结果表明LeERF2基因可能通过调节某些含有GCC-box或DRE/CRT顺式作用元件的基因的表达参与植物的非生物胁迫应答,提高了植物的非生物胁迫耐性.对JERF2的研究表明JERF2提高了转基因烟草种子对NaCl和甘露醇的胁迫耐性,而ABA处理转基因烟草种子时发现ABA对JERF2的功能没有明显的影响.对转基因烟草植株的研究表明JERF2提高了转基因植株提对PEG处理下的渗透胁迫的耐性,也显著提高了转基因烟草对NaCl的胁迫耐性.转基因烟草的Northern杂交结果表明LeERF2的超表达可造成某些含有GCC-box的基因如osmotin和PRB-1b的组成型表达,但对含有DRE/CRT顺式作用元件的基因COR15a、RD17和RD29A及含有ABRE顺式作用元件的基因RD29B的表达没有影响.这些结果表明JERF2可能通过调节某些含有GCC-box的基因的表达而提高了植物的非生物胁迫耐性.另外JERF2转基因烟草的乙烯三重反应实验表明JERF2还可能影响乙烯的生成,参与植物体内的其它功能.以上实验结果证明LeERF2、JERF2可以通过不同途径调节植物胁迫相关基因表达,参与植物非生物胁迫应答,提高植物对非生物胁迫的耐性.表明了ERF类转录因子在植物胁迫应答中具有重要作用.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的声明

缩略词表

第一章前言

1.1研究的目的和意义

1.1.1环境胁迫与植物的胁迫应答

1.1.2几种植物胁迫应答激素、转录因子和顺式作用元件在植物胁迫应答中的作用

1.1.3研究的目的和意义

1.2乙烯和ERF转录因子在植物胁迫应答中的研究进展

1.2.1乙烯信号转导途径的研究进展

1.2.2 ERF转录因子在植物胁迫应答中的研究进展

1.2.3乙烯和ERF转录因子在植物胁迫应答中的功能

1.3研究内容和方法

1.3.1研究内容和方法

1.3.2研究的技术路线

第二章LeERF2在植物非生物胁迫应答中的功能分析

第一节LeERF2在转基因烟草非生物胁迫应答中的功能

2.1.1材料

2.1.2常用溶液配制

2.1.3实验方法

2.1.4结果分析

第二节LeERF2的原核表达及其DNA结合特性的分析

2.2.1材料与方法

2.2.2常用溶液配制

2.2.3实验方法

2.2.4结果与分析

第三节Northern杂交分析LeERF2对下游基因表达的调控作用

2.3.1材料

2.3.2常用溶液配制

2.3.3实验方法

2.3.4结果与分析

2.4小结

第三章JERF2在植物非生物胁迫应答中的功能分析

第一节JERF2在植物非生物胁迫应答中的功能

3.1.1材料

3.1.2常用溶液配制

3.1.3实验方法

3.1.4实验结果与分析

第二节Northern杂交分析JERF2对下游基因表达的调控作用

3.2.1材料

3.2.2常用溶液配制

3.2.3实验方法

3.2.4实验结果与分析

3.3小结

讨论

结论

参考文献

致谢

作者简介