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文采报春苣苔PwDREB2s基因,在非生物胁迫应答中发挥什么作用? 前言:文采报春苣苔隶属于苦苣苔科报春苣苔属,是属内唯

作者:初八没烦恼

文采报春苣苔PwDREB2s基因,在非生物胁迫应答中发挥什么作用?

前言:文采报春苣苔隶属于苦苣苔科报春苣苔属,是属内唯一叶片特化为肉质的类群之一,原生于裸露石灰岩矮石山上的深岩缝中,具有木质根状茎和肉质叶片。

高温与干旱胁迫在文采报春苣苔原生境中常伴随出现,但其应答干热复合胁迫的遗传基础尚未见报道。

本研究依据文采报春苣苔干热胁迫下的转录组数据,采用同源克隆法,通过PCR扩增从文采报春苣苔中分离PwDREB2s基因,并对其序列结构与表达模式进行分析,推测文采报春苣苔中的PwDREB2s基因对其幼苗适应环境能力的重要意义。

A-2亚组亚型1的所有成员中均存在CMⅣ-1组分和CMⅣ-2组分,且部分成员如AtDREB2A/2C、OsDREB2B和ZmDREB2A等在C端还存在CMⅣ-3组分。

PwDREB2A/2AL1/2AL2转录因子被归入亚型1,其CMⅣ-1组分的左翼序列和CMⅣ-2组分均含NLS基序,能够强烈或中度应答低温、热激、渗透、高盐及氧化胁迫处理。

序列长度较短的亚型2成员,如AtDREB2E/2H,通常C端转录激活域也较短,它们要么不响应胁迫,要么对胁迫应答但没有转录激活活性,PwDREB2D/2DL可能是被缩短的蛋白,仅含CMⅣ-1组分,缺乏CMⅣ-3组分。

PwDREB2D的N端也包含1个非典型NLS基序,能被胁迫中度或轻度诱导。

亚型3成员PwDREB2F仅含CMⅣ-1组分,但只能轻微或不应答逆境胁迫,PwDREB2EL1/2EL2仅含CMⅣ-3组分,与RAP2.4同处于A-6亚组。

拟南芥RAP2.4a/b的表达受高温、高盐与干旱胁迫的上调,并能激活下游基因的表达。

构树BpDREB2基因的编码蛋白也属于A-6亚组,能被干旱和高盐胁迫强烈诱导,但在低温和ABA处理下没有明显变化。

文采报春苣苔中PwDREB2EL2基因仅能微弱应答渗透胁迫,PwDREB2EL1基因几乎不响应任何胁迫,这与拟南芥RAP2.4和构树BpDREB2基因的表达模式明显不同。

这些结果暗示了不同物种中的DREB2基因,可能具有不同的转录激活机制,并在非生物胁迫应答中发挥不同的作用。

文采报春苣苔PwDREB2A/2AL1/2AL2/2D基因能同时应答脱水、高盐、热激及低温胁迫,且在干旱或热激处理24h后仍能检测到上述大部分成员的表达,说明文采报春苣苔干热抗性的维持可能与内源DREB2基因受干热胁迫诱导表达后的持续时间正相关。

在裸露石山环境下,文采报春苣苔通常会遭受两种或两种以上的组合胁迫,与单一胁迫相比,复合胁迫对其生长发育的损伤可能更为严重。

从PwDREB2s候选基因的qRT-PCR分析结果来看,与单独的模拟干旱和热激胁迫相比,模拟干旱-热激复合胁迫中PwDREB2A/2AL1/2AL2/2D基因的转录本水平并未全部显著积累。

而在土壤栽培的肉质叶样品中,与对照组(CK2)相比,单一自然干旱(D2)、单一热激(H2)及自然干旱-热激组合胁迫(DH2)会引起PwDREB2A/2AL1/2AL2基因转录反应的增强,但无法诱导PwDREB2D基因的表达。

其中PwDREB2AL1/2AL2基因与AtDREB2A基因的表达模式类似,既可以分别受干旱和热激胁迫的单独诱导,也可以受到其交叉诱导,进而在文采报春苣苔自然干旱-高温复合胁迫应答中发挥重要的调控作用。

对同时受模拟干旱与热激胁迫诱导的PwDREB2A/2AL1/2AL2/2D基因,进行实时荧光定量PCR分析,结果表明PwDREB2D基因对干热胁迫的应答具有组织特异性,仅在根状茎中能被强烈诱导。

结论:

肉质叶中PwDREB2A/2AL1/2AL2基因在自然干旱-热激复合胁迫下的转录反应显著强于对照组,但PwDREB2D基因的表达量则与对照组无显著差异。

PwDREB2AL1/2AL2基因既能分别受单一自然干旱和热激胁迫的强烈诱导,也能被干热复合胁迫显著诱导。

由此可见,PwDREB2AL1/2AL2基因参与了文采报春苣苔干热组合胁迫的应答调控,可为苦苣苔抗逆种质的创制提供新的基因储备。

文采报春苣苔PwDREB2s基因,在非生物胁迫应答中发挥什么作用? 前言:文采报春苣苔隶属于苦苣苔科报春苣苔属,是属内唯
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