紫花苜蓿MsMBF1c基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐热性

编号 zgly0001683896

文献类型 期刊论文

文献题名 紫花苜蓿MsMBF1c基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐热性

作者 李小冬  尚以顺  武语迪  王学敏  熊先勤  陈光吉  孙方  张文  蔡一鸣 

作者单位 贵州省农业科学院草业研究所  贵州鼎芯农牧科技有限责任公司  中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 

母体文献 草业学报 

年卷期 2019年10期

年份 2019 

分类号 S541.9 

关键词 高温  MBF1c  紫花苜蓿  耐热性  耐热相关基因 

文摘内容 高温能危害植物的生长发育,是限制紫花苜蓿在南方地区推广的主要非生物胁迫因素之一。从中苜1号紫花苜蓿品种克隆获得紫花苜蓿多桥蛋白1c（Medicago sativa Multi protein Bridging Factors 1c, MsMBF1c）全长编码序列,发现紫花苜蓿MsMBF1c蛋白与拟南芥AtMBF1c蛋白同源相似性高达72%。分析MsMBF1c在根、茎、叶、花和果实等不同组织中,以及在高温、干旱以及高温和干旱组合胁迫条件下的表达模式,发现该基因在不同组织中的表达强度依次为花>根>叶>茎>果实;MsMBF1c显著受高温、干旱以及高温和干旱组合诱导,分别被上调4.21、2.15和4.59倍。构建pBI121-35S:MsMBF1c过量表达载体并转入模式植物拟南芥（wild type, WT）,在T3代获得卡那抗性不分离的过量表达株系（over expression, OE）;利用OE与Atmbf1c突变体（mutant, MUT）杂交的方法获得互补株系（complementary, COM）,并通过PCR与qRT-PCR的方法进行分子和表达验证。平行比较OE、COM、MUT以及WT等不同拟南芥株系在高温胁迫后的种子发芽率和幼苗存活率,在正常情况下,OE、COM、MUT以及WT拟南芥株系种子的发芽率没有显著差异（97.6%～100.0%）,高温胁迫后,WT发芽率下降到71.7%,MUT发芽率下降到66.0%,显著低于WT（P<0.05）;而COM与3个独立的OE株系的发芽率达79.3%～87.0%,显著高于WT（P<0.05）。在幼苗耐热试验中,OE、COM、MUT以及WT株系的存活率在正常条件下差异不显著,高温胁迫后,WT幼苗存活率下降到16.7%,MUT下降到10.0%,显著低于WT（P<0.05）;而COM与3个独立的OE株系存活率下降到40.0%～76.7%,显著高于WT（P<0.05）。利用real-time PCR方法,分析HSFA1a、HSFA2、HSFA3、HSFB1、WRKY25、WRKY18、DREB2a等耐热调节关键基因在OE、MUT和WT拟南芥株系的相对表达情况,在正常条件下,HSFA2、WRKY18与DREB2a在MUT株系中的表达显著低于WT（0.33～0.47）。而在OE株系中,除HSFA1a外,HSFA2、HSFA3、HSFB1、WRKY25、WRKY18、DREB2a的表达相对WT株系都有不同程度上调,幅度为1.74～3.80。高温胁迫后,与WT相比,HSFA2、HSFA3、HSFB1、WRKY18与DREB2a在MUT株系中的表达中被显著下调,在OE株系中,只有WRKY18显著高于WT外,其余基因的表达在OE与WT株系中差异不显著。综合分析,MsMBF1c是一个功能比较保守的耐热调节基因,过量表达MsMBF1c能够互补拟南芥mbf1c突变体耐热缺失表型,并能够增强拟南芥在种子萌发与幼苗生长阶段的耐热性。MsMBF1c可能与AtMBF1c一样,与其他耐热调节关键基因互作调节植物耐热性。