玉米WRKY家族转录因子基因ZmWRKY33的克隆及功能分析

摘要

低温、干旱、高盐是影响植物生长和限制作物产量的主要非生物胁迫因素，因此研究植物在不良生长环境下的抗逆机制，并采取相应措施降低逆境对植物的损害，对提高作物产量具有十分重要的意义。在对植物逆境胁迫信号转导的研究中发现，转录因子是其中一个很关键的因素，它能将胁迫信号进行传递和放大，调控下游相关功能基因及调控基因的表达。转录因子根据DNA结合结构域的不同可以分为不同类型，其中WRKY家族转录因子在植物应答非生物胁迫中起着重要的作用，在胁迫环境下，WRKY转录因子能与抗逆基因启动子上游的W-box结合，从而特异性的调控抗逆基因在植物体内的表达，提高植物对抗胁迫的能力。
　　 本研究通过电子克隆技术获得了一个玉米中与抵抗非生物胁迫有关的转录因子基因ZmWRKY33，并通过RT-PCR克隆得到了该基因的开放阅读框序列。经序列分析显示，长度为1497bp的开放阅读框编码一个由498个氨基酸组成的蛋白质，包含2个WRKY结构域，属于WRKY转录因子家族中第一组的成员。采用实时荧光定量PCR的方法对ZmWRKY33的表达谱进行分析，结果显示，ZmWRKY33在玉米的根、茎、叶、雄蕊、雌蕊、幼嫩的籽粒中均有表达，但在根中的表达量最高；对四叶一芯期的玉米进行各种非生物胁迫，发现ZmWRKY33受到干旱(20％PEG6000)、高盐(250mNaCl)、低温(4℃)和ABA(100μM)的显著诱导，其中受到高盐和干旱诱导的上调表达最为强烈。以上试验结果表明ZmWRKY33可能通过ABA依赖的信号转导途径参与玉米应答非生物胁迫的过程。
　　 为了进一步验证ZmWRKY33的基因功能，构建了包含该基因的植物双元表达载体，通过农杆菌蘸花法将该基因转入野生型拟南芥中，PCR及RT-PCR结果表明ZmWRKY33已经整合入野生型拟南芥的基因组中，并在转录水平得到表达。耐盐性试验表明，在遭受到一定浓度的盐胁迫处理时，转基因植株比野生型植株表现出更强的胁迫耐受性，而且在胁迫终止后转基因植株恢复正常生长状态的速度比野生型更快。