沙冬青AmDHN基因的转录调控机制及抗逆性研究

Ammppiptanthus mongolicus, as a good material for studying abiotic stress resistance, is one of the evergreen shrubs of super rerophytes, and carries many important stress resistant genes. Based on the cloning and expression analysis of the dehydrin gene (AmDHN) in our previous studies, we planned to clone the promoter sequences of AmDHN, predict basic response elements and regulatory elements of the gene by bioinformatics. Construction of plant expression vectors that progressively truncated promoter sequences connect with the GUS gene will be transformed into Arabidopsis. Analyze basic response elements, regulatory elements and transcription regulation mode of the promoter sequences by detecting GUS activity in transgenic Arabidopsis. Construction plant expression vectors including the AmDHN of CaMV 35S and RD29A promoter respectively driven. Transform respectively the vectors into alfalfa, study the resistant mechanism of transgenic alfalfa under abiotic stress by phenotype, physiological and molecular level. Discuss functional mechanism and transcriptional regulation mode of AmDHN gene under resistant to abiotic stress. We will determine suitable promoter drive AmDHN gene. In order to provide a basis of application prospect of AmDHN gene in agriculture and animal husbandry production.

沙冬青作为超旱生常绿灌木，由于其在长期的逆境适应中形成独特的耐受机理，是挖掘和研究抗逆基因的重要材料。本研究拟在对沙冬青脱水素基因（AmDHN）克隆和基因表达分析的基础上，克隆AmDHN基因的启动子区域，通过生物信息学分析预测其基础响应和调控元件，将逐步截短的不同长度的启动子序列与GUS 基因融合后转入拟南芥中，通过检测GUS活性来分析确定启动子的基础响应元件和调控元件及其转录调控模式；构建CaMV 35S 和RD29A启动子驱动AmDHN基因的植物表达载体，将不同启动子驱动AmDHN基因的表达载体转入紫花苜蓿中，研究在非生物胁迫下转基因紫花苜蓿在表型、生理和分子水平的抗逆性反应机制；进一步阐明AmDHN基因的功能及转录调控机制，确定哪一类启动子驱动AmDHN基因可应用于转基因紫花苜蓿中，同时也为AmDHN基因在农牧业生产中的应用提供可靠的实验依据。

沙冬青是豆科常绿灌木，其广泛分布在中国西北部的干旱地区，是挖掘植物抗逆基因的重要遗传资源。本项目在克隆获得沙冬青脱水素基因（AmDHN）的基础上，克隆了AmDHN基因上游1718bp启动子序列，通过生物信息学分析预测其基础响应和调控元件，结果发现，转录起始位点位于ATG上游70bp，转录起始位点为A，TATA-box位于-33bp，CAAT-box位于-86bp，且存在多个调控元件，包括低温、ABA和MeJA等诱导元件。通过研究启动子的功能发现，截短启动子的3个转基因植株在无诱导条件时都基本不表达GUS基因，而只有存在诱导条件时才有大量GUS基因表达。转基因植株中GUS蛋白的活性测定，也证实了截短启动子的3个转基因植株在无诱导条件时GUS蛋白活性都较低，只有存在诱导条件时GUS蛋白活性才有明显增加，且与对照存在显著差异，说明AmDHN启动子是一个较强的逆境诱导型启动子。为了验证AmDHN基因的抗逆性，将不同启动子驱动的AmDHN基因转入紫花苜蓿中，经过分子鉴定获得了转基因苜蓿植株；通过干旱和低温胁迫，在表型、生理和分子水平上证实了转基因紫花苜蓿都具有较强的抗旱和耐低温特性。本项目的实施进一步阐明了AmDHN 基因的功能及转录调控机制，同时也为农作物抗逆基因工程育种提供了重要实验基础。