水分胁迫对小麦脱水素启动子的调控与其耐旱性的关系

研究作物抗旱基因功能，提高作物的耐旱能力是解决粮食产量的重要途径之一。作物受旱能诱导许多基因表达，脱水素是其中之一，它在干旱、盐以及胞外结冰的干旱胁迫植株中典型积累。本项目在前两个课题完成的基础上，采用反向PCR、接头PCR、TAIL-PCR技术，从干旱胁迫的小麦叶片中克隆小麦脱水素基因启动子，制备启动子载体，转入拟南芥，研究脱水素启动子的活性及功能定位。采用GUS基因的瞬时表达方法研究启动子功能验证。通过小麦脱水素启动子克隆，分析其序列特征，找出其与耐旱特异性有关的元件，通过水分胁迫，分析小麦耐旱程度与脱水素启动子表达的关系。为作物抗旱基因的特异性表达提供理论依据，也为利用转基因技术改良小麦耐旱性奠定基础。

当植物受到干旱胁迫时，脱水素能够与膜脂结合防止胞内水分的过度缺失，维系细胞膜结构的稳定。具有分子伴侣的作用。. 本研究从小麦中克隆并获得了脱水素wzy2和wzy1-2的基因启动子，发现wzy2启动子与逆境相关的顺式作用元件有：茉莉酸甲酯类、脱落酸诱导、生长素诱导、赤霉素类物质、低温诱导、厌氧诱导响应元件等；wzy1-2启动子与逆境相关的顺式作用元件有：茉莉酸甲酯类、干旱诱导、脱落酸诱导、低温诱导、水杨酸诱导、赤霉素类物质响应元件等。. 根据小麦脱水素基因wzy2、wzy1-2启动子上顺式作用元件的分布，分别设计了7对5-端缺失启动子，分别成功的构建到含有携带GUS报告基因的植物表达载体pCAMBIA 3301和pBI 121上，形成重组表达载体。. 利用基因枪转基因技术分别将wzy2、wzy1-2启动子的7对重组表达载体转化到Xinchun 9和Zhengyin 1小麦幼胚的愈伤组织中，瞬时表达分析。GUS染色的组织化学和荧光定量分析的结果显示，wzy2启动子在本底水平（没有逆境胁迫）没有启动GUS表达，被ABA、赤霉素、低温和厌氧诱导时启动GUS表达；wzy1-2启动子是在本底水平（没有逆境胁迫）启动GUS表达，被ABA、水杨酸和GA诱导GUS大量表达，干旱胁迫诱导有少量表达，而在低温诱导时没有检测到GUS表达。. 采用RNA干扰技术在脱水素wzy2基因序列中选择了553-737bp之间的185bp的cDNA序列作为干扰片段，插入pKANNIBAL载体中，形成反向重复序列的中间载体PKANNIBAL-FR。再将反向重复序列的插入到含Ubi启动子的高效植物表达载体pAHC25的多克隆位点中。成功构建了含反向重复序列的RNA干扰表达载体pAHC-wzy2-Ri。采用基因枪法轰击郑引1号小麦的幼胚的愈伤组织，通过 Bar基因阳性植株进行PCR检测，获得3植转基因阳性植株，收获3株转基因植株种子，其中获得2株T1代转基因植株干扰片段为阳性。正在进行转代实验，为研究脱水素wzy2基因功能提供了基础材料。