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文采報春苣苔PwDREB2s基因,在非生物脅迫應答中發揮什麼作用? 前言:文采報春苣苔隸屬于苦苣苔科報春苣苔屬,是屬内唯

作者:初八沒煩惱

文采報春苣苔PwDREB2s基因,在非生物脅迫應答中發揮什麼作用?

前言:文采報春苣苔隸屬于苦苣苔科報春苣苔屬,是屬内唯一葉片特化為肉質的類群之一,原生于裸露石灰岩矮石山上的深岩縫中,具有木質根狀莖和肉質葉片。

高溫與幹旱脅迫在文采報春苣苔原生境中常伴随出現,但其應答幹熱複合脅迫的遺傳基礎尚未見報道。

本研究依據文采報春苣苔幹熱脅迫下的轉錄組資料,采用同源克隆法,通過PCR擴增從文采報春苣苔中分離PwDREB2s基因,并對其序列結構與表達模式進行分析,推測文采報春苣苔中的PwDREB2s基因對其幼苗适應環境能力的重要意義。

A-2亞組亞型1的所有成員中均存在CMⅣ-1組分和CMⅣ-2組分,且部分成員如AtDREB2A/2C、OsDREB2B和ZmDREB2A等在C端還存在CMⅣ-3組分。

PwDREB2A/2AL1/2AL2轉錄因子被歸入亞型1,其CMⅣ-1組分的左翼序列和CMⅣ-2組分均含NLS基序,能夠強烈或中度應答低溫、熱激、滲透、高鹽及氧化脅迫處理。

序列長度較短的亞型2成員,如AtDREB2E/2H,通常C端轉錄激活域也較短,它們要麼不響應脅迫,要麼對脅迫應答但沒有轉錄激活活性,PwDREB2D/2DL可能是被縮短的蛋白,僅含CMⅣ-1組分,缺乏CMⅣ-3組分。

PwDREB2D的N端也包含1個非典型NLS基序,能被脅迫中度或輕度誘導。

亞型3成員PwDREB2F僅含CMⅣ-1組分,但隻能輕微或不應答逆境脅迫,PwDREB2EL1/2EL2僅含CMⅣ-3組分,與RAP2.4同處于A-6亞組。

拟南芥RAP2.4a/b的表達受高溫、高鹽與幹旱脅迫的上調,并能激活下遊基因的表達。

構樹BpDREB2基因的編碼蛋白也屬于A-6亞組,能被幹旱和高鹽脅迫強烈誘導,但在低溫和ABA處理下沒有明顯變化。

文采報春苣苔中PwDREB2EL2基因僅能微弱應答滲透脅迫,PwDREB2EL1基因幾乎不響應任何脅迫,這與拟南芥RAP2.4和構樹BpDREB2基因的表達模式明顯不同。

這些結果暗示了不同物種中的DREB2基因,可能具有不同的轉錄激活機制,并在非生物脅迫應答中發揮不同的作用。

文采報春苣苔PwDREB2A/2AL1/2AL2/2D基因能同時應答脫水、高鹽、熱激及低溫脅迫,且在幹旱或熱激處理24h後仍能檢測到上述大部分成員的表達,說明文采報春苣苔幹熱抗性的維持可能與内源DREB2基因受幹熱脅迫誘導表達後的持續時間正相關。

在裸露石山環境下,文采報春苣苔通常會遭受兩種或兩種以上的組合脅迫,與單一脅迫相比,複合脅迫對其生長發育的損傷可能更為嚴重。

從PwDREB2s候選基因的qRT-PCR分析結果來看,與單獨的模拟幹旱和熱激脅迫相比,模拟幹旱-熱激複合脅迫中PwDREB2A/2AL1/2AL2/2D基因的轉錄本水準并未全部顯著積累。

而在土壤栽培的肉質葉樣品中,與對照組(CK2)相比,單一自然幹旱(D2)、單一熱激(H2)及自然幹旱-熱激組合脅迫(DH2)會引起PwDREB2A/2AL1/2AL2基因轉錄反應的增強,但無法誘導PwDREB2D基因的表達。

其中PwDREB2AL1/2AL2基因與AtDREB2A基因的表達模式類似,既可以分别受幹旱和熱激脅迫的單獨誘導,也可以受到其交叉誘導,進而在文采報春苣苔自然幹旱-高溫複合脅迫應答中發揮重要的調控作用。

對同時受模拟幹旱與熱激脅迫誘導的PwDREB2A/2AL1/2AL2/2D基因,進行實時熒光定量PCR分析,結果表明PwDREB2D基因對幹熱脅迫的應答具有組織特異性,僅在根狀莖中能被強烈誘導。

結論:

肉質葉中PwDREB2A/2AL1/2AL2基因在自然幹旱-熱激複合脅迫下的轉錄反應顯著強于對照組,但PwDREB2D基因的表達量則與對照組無顯著差異。

PwDREB2AL1/2AL2基因既能分别受單一自然幹旱和熱激脅迫的強烈誘導,也能被幹熱複合脅迫顯著誘導。

由此可見,PwDREB2AL1/2AL2基因參與了文采報春苣苔幹熱組合脅迫的應答調控,可為苦苣苔抗逆種質的創制提供新的基因儲備。

文采報春苣苔PwDREB2s基因,在非生物脅迫應答中發揮什麼作用? 前言:文采報春苣苔隸屬于苦苣苔科報春苣苔屬,是屬内唯
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