GmDREB8在大豆干旱胁迫下的功能分析

摘要

[目的]本研究旨在解析大豆DREB(dehydration responsive element-binding protein)转录因子基因GmDREB8与干旱胁迫的关系，为DREB转录因子参与大豆干旱胁迫的分子机制研究奠定基础，也为大豆耐旱转基因育种提供新的基因资源。[方法]以大豆品种‘天隆1号’为试材，通过荧光定量PCR(RT-qPCR)分析10个DREB基因在干旱胁迫诱导下的表达模式及GmDREB8在大豆不同组织和植物激素处理下的表达。采用生物信息学方法分析GmDREB8保守基序和亚细胞定位。通过农杆菌介导的烟草瞬时表达体系进行GmDREB8蛋白的亚细胞定位。分别在拟南芥中异源表达GmDREB8和利用VIGS(virus-induced gene silencing)技术在大豆中沉默GmDREB8,分析该基因在拟南芥和大豆干旱胁迫中的功能。[结果]10个DREB基因在干旱胁迫下都被诱导表达，但这10个基因间表达谱存在差异。筛选并克隆得到GmDREB8,其位于大豆17号染色体上，含有1个AP2结构域，蛋白相对分子质量为19.79×10~3,pI为9.76。GmDREB8基因受到植物激素赤霉素(ABA)和水杨酸(SA)的诱导表达。GmDREB8蛋白位于细胞核内。异源表达GmDREB8转基因拟南芥在不同浓度的甘露醇处理下表现出比野生型更短的根，对干旱胁迫更敏感。与空载对照相比，大豆GmDREB8沉默株系叶片在干旱处理后相对电导率、相对失水率、丙二醛(MDA)含量更低，游离脯氨酸(Pro)含量更高，表现出更强的耐旱性。[结论]GmDREB8可负向调控植物的耐旱能力。

关键词

大豆 / GmDREB8 / 干旱胁迫 / VIGS / 转基因拟南芥

基金资助

国家现代农业产业技术体系(CARS-04-PS12); 江苏省种业振兴揭榜挂帅项目(JBGS[2021]059); 国家重点研发计划项目(2017YFD0101500); 江苏省重点研发计划项目(BE2019376); 江苏省农业科技自主创新基金[CX(20)2015]; 长江学者和创新团队发展计划(PCSIRT_17R55); 仲英作物种业创新中心和江苏省现代作物生产协同创新中心资助