GmZFP和GmTIP协同调控大豆耐非生物胁迫的分子机理研究

锌指蛋白和水通道蛋白基因是植物应答逆境胁迫的重要基因，我们从大豆中克隆了一个带有锌指结构蛋白的基因GmZFP和一个水通道蛋白基因GmTIP，发现它们受非生物胁迫诱导，对GmZFP和GmTIP蛋白的研究表明它们都主要定位于细胞膜上，而且二者是互作的；在逆境条件下，GmZFP可能充当转录因子直接结合到GmTIP启动子部位抑制其表达来共同调节植物对外界胁迫的耐性； 抑制GmZFP和过表达GmTIP的组合植株都能有效地提高对干旱与盐胁迫的耐性。本项目将进一步研究GmZFP和GmTIP协同调控大豆耐非生物胁迫的分子机理研究，为通过转基因技术创造一些具有理论研究和实际应用价值的大豆转基因新种质提供宝贵的基因资源，同时对进一步深入探究胁迫信号转导的网络体系具有重要的理论意义。

植物在应对环境胁迫时，是由调节蛋白基因与功能基因组成的复杂网络来调节的。锌指蛋白和水通道蛋白在植物应对外界生物与非生物胁迫过程中起着重要的调节作用。在本研究中，GmZFP 和GmTIP位于与大豆水分利用效率相关QTL区间（ Satt590 和 Satt567之间）内，综合二者的组织表达和诱导表达模式、过表达载体与启动子-GUS共表达技术、转基因技术、酵母单杂交和EMSA技术等结果，表明不论是组织表达还是诱导表达(PEG6000 和ABA)，他们具有相同的表达模式，亚细胞定位发现GmZFP位于整个细胞，当有胁迫刺激时，主要分布于细胞核部位；而GmTIP主要分布于细胞膜上。当把GmZFP作为效应因子时， GmTIP启动子与报告基因GUS的活性是下调的；当过表达GmZFP时，GmTIP的表达是下调的；利用GmTIP启动子中包含GATA核心基序作为探针时，酵母单杂交和EMSA技术同时表明GmZFP结合该DNA基序并起抑制作用。另外，转基因组合植株大豆体系、酵母细胞表达、拟南芥转化等功能验证表明，GmZFP在植物耐旱过程中起着负调节作用，而GmTIP则起着正向作用，发芽实验、气孔观察和ABA相关基因的表达等试验表明GmZFP 和 GmTIP参与依赖ABA的信号转导通路。利用GmZFP作为诱饵筛选酵母双杂交文库调取了大豆GmANK，酵母双杂交和BIFC试验验证了二者的相互作用。这表明GmZFP与互作蛋白GmANK来负调节GmTIP的表达来协同应对植物对外界的干旱胁迫，这将为解析植物的耐逆基因提供新的证据。. 相关成果：在分析QTL区间基因时，项目组成员运用了perl语言下载了该区间的基因，编写的程序与方法发表到了南京农业大学学报上，在分析区间的候选基因时对ERF、MYB、BZIP60和HD等基因的表达等进行了研究，结果发表到了江苏农业学报、plant biotechnology reports和Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology;在对GmTIP进行系统研究时，对大豆全基因组的水通道蛋白进行了研究，相关结果分别发表在plos one、作物学报和华北农学报。上述研究内容投稿至Journal of experimental botany, GmZFP获得了基因专利授权。