白桦HSFA4转录因子的克隆及耐盐功能分析

编号 zgly0001695906

文献类型 期刊论文

文献题名 白桦HSFA4转录因子的克隆及耐盐功能分析

作者 刘中原  刘峥  徐颖  刘珊珊  田志兰  解庆军  高彩球 

作者单位 东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室 

母体文献 林业科学 

年卷期 2020年05期

年份 2020 

分类号 S792.153 

关键词 白桦  HSFA4转录因子  基因表达  耐盐 

文摘内容 【目的】热激转录因子（HSF）在植物对非生物胁迫应答中起重要的调节作用。本研究拟从白桦中克隆获得HSFA4基因（命名为BpHSFA4）,研究该基因的抗逆功能,为该基因用于林木基因工程育种奠定理论基础。【方法】在白桦转录组中筛选获得1条HSFA4基因,通过RT-PCR克隆获得BpHSFA4基因序列。利用生物信息学工具进行序列分析。利用实时荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）分析不同逆境胁迫下BpHSFA4基因在白桦叶、茎和根中的表达模式。构建植物过表达载体pROKⅡ-BpHSFA4和抑制表达载体pFGC5941-BpHSFA4,进行白桦瞬时转化,同时以pROKⅡ瞬时侵染白桦作为对照。分析NaCl胁迫下不同瞬时转化白桦株系的MDA、H2O2、SOD、POD、相对电导率及二氨基联苯胺（DAB）、氯化硝基四氮唑蓝（NBT）及伊文思蓝（Evans blue）染色情况,以综合评定BpHSFA4基因的耐盐功能。【结果】BpHSFA4基因cDNA全长为1 170 bp,编码389个氨基酸,编码蛋白的相对分子量为44.15 kDa,理论等电点为5.14,具有典型HSF结构域。非生物胁迫(NaCl、PEG6000、镉、高温和低温)条件下和激素（ABA、GA3和JA）处理下,BpHSFA4基因的表达均发生了不同程度的改变,且每种处理后至少有1个时间点发生了明显上调或者下调,其中盐胁迫下表达变化尤为明显。3种瞬时表达白桦株系中的BpHSFA4基因的表达分析结果显示成功获得了瞬时过表达转基因株系（OE）和抑制表达转基因株系（SE）。进一步对不同转基因白桦株系的生理指标和生理染色进行分析,结果显示:Na Cl胁迫条件下,过表达BpHSFA4植株H2O2含量、MDA含量和相对电导率明显低于对照植株,抑制表达BpHSFA4植株的H2O2含量、MDA含量和相对电导率则明显高于对照植株;过表达BpHSFA4植株的SOD活性和POD活性明显高于对照植株,而抑制表达BpHSFA4植株的SOD活性和POD活性明显低于对照株系;NBT、DAB染色结果与H2O2含量测定结果一致,显示OE植株的着色明显比对照植株浅,而抑制表达株系着色明显比对照植株深,Evans blue染色结果和MDA含量测定结果一致。【结论】BpHSFA4基因能对非生物胁迫(NaCl、PEG6000、镉、高温和低温)和激素（ABA、GA3和JA）处理做出应答,特别是盐胁迫条件下,应答强烈,该基因可能参与白桦耐盐胁迫应答。在盐胁迫条件下,瞬时过表达BpHSFA4基因株系能通过提高SOD和POD等保护酶的活性从而增强活性氧清除能力、降低膜脂氧化程度,减少细胞受损或细胞死亡,进而提高白桦的耐盐能力。本研究初步证实BpHSFA4基因是一个耐盐胁迫应答候选基因。