拟南芥MYB转录因子对苯酚抗性调控机理研究

Phenol are the first main water pollutants in China, its toxicity seriously endanger the growth of crop and the health of human beings and animals. Therefore, the study of molecular mechanism for plant response to phenol toxicity is particularly important. Recently, we have researched the molecular response to phenol stress in Arabidopsis using microarray experiments. The results indicated that plants had specific defence mechanisms contributing to phenol stress response. Meanwhile, we screened a MYB transcription factor, and the preliminary results showed that it plays a positive role in plant resistance to phenol stress. Therefore, we login in the Arabidopsis database (www. arabidopsis.org) to search and buy the mutant. Using these materials and results, combined with gene expression pattern analysis, subcellular loclization, and comparative genomic analysis, we try to establish molecular regulatory networks of phenol-resistant genes. We are also trying to propose a new resistance molecular mechanism for phenol toxicity by further analysis.

苯酚是我国地表水中的第一大类水体污染物，苯酚污染严重危害了农作物的生长及人畜健康。因此，系统研究植物对苯酚胁迫应答的分子机制就显得尤为重要。申请人先前利用芯片技术研究植物对苯酚胁迫的分子应答表明，植物体内存在特异的苯酚胁迫诱导的防御机制，并筛选到了一个MYB转录因子，初步研究表明，该基因在植物抗苯酚胁迫方面起到了正调控的作用。结合该基因在拟南芥数据库(www.arabidopsis.org)的登陆信息，我们查询并购买了该基因的突变体。利用这些材料及结果，再结合基因表达模式分析、亚细胞定位和比较基因组学分析，藉此阐述MYB调控植物抗苯酚的分子调控网络模型，并试图提出新的拟南芥抗苯酚分子调控机制。

苯酚是我国地表水中的第一大类水体污染物，苯酚污染严重危害了农作物的生长及人畜健康。因此，系统研究植物对苯酚胁迫应答的分子机制就显得尤为重要。申请人先前利用芯片技术研究植物对苯酚胁迫的分子应答表明，植物体内存在特异的苯酚胁迫诱导的防御机制，并筛选到了一个MYB转录因子，初步研究表明，该基因在植物抗苯酚胁迫方面起到了正调控的作用。本项目利用过量表达株系（OE）和突变体材料，结合基因表达模式分析、亚细胞定位和比较基因组学分析研究了该基因在苯酚胁迫方面的功能。结果表明，OE株系表现出了对苯酚较强的耐受能力，对苯酚的降解代谢能力较野生型强；突变体对苯酚胁迫的耐受性较差，降解代谢能力也较弱。表达模式分析表明该基因在叶片中表达量最高，且该基因的表达受苯酚诱导，表达量在2h达到峰值。亚细胞定位分析表明，MYB蛋白定位于细胞核上。表达谱芯片分析表明，与对照材料相比，OE株系共有1048个基因发生了变化，突变体共有924个基因发生了变化。进一步利用KEGG数据库对差异基因进行Pathway分析，结果表明，与对照相比， OE株系在谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导、ABC转运子等途径发生了变化。而突变体在次级代谢产物的合成和植物激素信号转导等方面发生了明显变化。结合表达谱芯片分析，重点研究了MYB调控谷胱甘肽S-转移酶GSTF2的表达情况。结果表明，GSTF2基因的表达受苯酚胁迫的诱导，且在6h表达量达到最高。将该基因转入拟南芥，过量表达株系表现出了对苯酚较强的耐受能力。综合上述结果说明，谷胱甘肽S-转移酶在提高植物对苯酚耐受性方面有积极作用；MYB过表达株系中谷胱甘肽S-转移酶基因表达量提高，说明MYB基因对谷胱甘肽S-转移酶的表达有调控作用。本研究初步阐释了拟南芥抗苯酚的分子调控机理，对于进一步开展植物抗苯酚的分子调控研究，以及培育高抗苯酚的植物品种提供了理论支持。