拟南芥中一个功能获得性胁迫抗性突变体的筛选与分析

摘要

植物激素ABA在植物生命活动中起着多种重要作用，它能通过调控细胞内复杂的代谢过程参与植物对干旱、盐碱和冷害等多种胁迫环境的应答。同时，ABA在植物发育过程中也起着非常重要的作用，包括种子贮存蛋白和脂类的合成，提高种子抗旱性，调控休眠和萌发过程以及植株再生等。
　　 本试验研究主要材料的最初来源是雌二醇诱导时获得的功能获得性甘露醇不敏感突变体。遗传学分析结果显示该突变体的表型能够稳定遗传。我们将之命名为gar16，并用TAIL-PCR的方法进行了基因克隆。BLAST比对及分析结果显示T-DNA插入到GAR16基因的启动子区。GAR16基因属于CYP450超家族，编码一个铁依赖型单加氧酶。半定量RT-PCR分析显示：与野生型相比，突变体中GAR16基因几乎没有表达，而在经雌二醇诱导后，该基因的表达量得到明显提高，甚至是野生型的几倍。在进一步的实验中我们发现，以子叶发生率为标准，经诱导后该突变体对各种浓度的NaCl、ABA胁迫都表现出了一定程度的抗性，即基因超表达植株的子叶发生率远大于野生型的子叶发生率。而在甘露醇、NaCl、ABA、赤霉素抑制剂、水杨酸等胁迫下，无论雌二醇诱导与否，突变体和野生型的萌发率并没有明显差别，说明该基因对植物的调控是在萌发后期起作用的。通过根伸长实验我们发现，ABA和过氧化氢对GAR16基因超表达植株的主根抑制程度远远大于野生型，暗示GAR16基因可能参与了过氧化氢应答ABA调控拟南芥根形态发育的过程。我们对ABA处理后相关基因表达量的RT-PCR分析结果表明：GAR16的超表达抑制了ABA负调控因子ABI2的上调，这就很好的解释了GAR16超表达植株在萌发后对ABA不敏感的表型。另外脱水、NaCl、ABA、甘露醇以及SA等胁迫处理并不能引起GAR16的上调，可能该基因存在一定的功能冗余。GUS染色结果及半定量RT-PCR结果显示，该基因在根、叶、花、果等多种组织中都有表达，其中在子叶中的表达最为强烈。原生质体瞬时表达的结果显示GAR16定位于过氧化物酶体中。