木质素途径MYB家族转录因子对油菜生长发育和抗逆性的分子调控

发育调控型胞壁木质化和逆境诱导型木质素积累，影响植物的生长发育和农艺性状，也是植物对多种逆境的抗性机制。木质素、纤维素、木聚糖的合成共享NAC类转录因子顶层信号，然后由两层MYB转录因子调节木质素途径结构基因的协同表达。草本作物油菜的木质化程度低，倒伏、菌核病等逆境危害严重。本研究克隆甘蓝型油菜木质素途径MYB家族调控基因各成员，分析基因和蛋白的分子特征，检测它们及木质素途径结构基因在器官木质化过程中和受菌核病接种处理后的表达特征，调查抗逆性差异材料间基因表达和成分的差异性，构建RNAi载体和不同启动子驱动的超量表达载体，转化油菜，在逆境处理和对照条件下，检测木质素途径调控基因和结构基因的表达特征、木质素含量与结构、多酚等防卫物质的含量与结构、对倒伏和菌核病的抗性水平，最终提出发育调控型和防卫诱导型MYB成员和各自的调控网络，明确它们与油菜生长发育和抗逆性的关系及分子育种潜力。

总体按计划进行，原创性和工作量增加。电子克隆范围扩展到芸薹属整个MYB和MYB-related超家族，进行了系统发生分析，确定了与木质素途径已报道7个MYB位点同支和近支的54个MYB位点。以甘蓝型油菜各主要器官为材料，进行了这54个位点的qRT-PCR筛查，确定在茎中优势表达的位点有MYB43、MYB69、MYB85、MYB103、MYB52、MYB54、MYB58、MYB86，在根中优势表达的位点有MYB86、MYB69、MYB103、MYB55、MYB54。qRT-PCR还表明MYB69、MYB43、MYB55、MYB86、MYB103、MYB58在抗倒与不抗倒油菜间差异表达。采用HiSeq2000高通量测序技术，结合扩大范围的qRT-PCR筛查，确定了甘蓝型油菜木质素途径菌核病诱导型候选位点MYB55、MYB86和NAC042。基于RACE技术，克隆了甘蓝型油菜、白菜、甘蓝MYB55、MYB86、MYB43、MYB69、MYB58、MYB63、MYB46、MYB83、MYB103、MYB85、NAC042家族各成员的全长cDNA和gDNA。对所克隆基因进行了生物信息学和比较基因组学分析，通过qRT-PCR检测了器官特异性，MYB55、MYB86、NAC042家族还检测了受低温、高温、水杨酸、茉酸酸等的诱导特征。鉴于MYB46、MYB58、MYB63、MYB85、MYB103的功能在植物界已有报道，因此针对缺乏功能报道的MYB55、MYB86、MYB43、MYB69等位点进行了超量表达和RNA干扰转基因油菜研究。超量表达NAC042提高了抗菌核病性。超量表达MYB86后茎更长，生长更快，抗菌核病性提高。超量表达MYB55后茎更短更粗，导管壁更厚。RNA干扰MYB69后茎很短很粗，叶柄长而粗，叶片变大。推测MYB43、MYB55、MYB86参与调控维管束细胞的长向、横向或多向生长，但互有区别，而且MYB55、MYB86、NAC042还是抗病性的正调控因子。本项目拟解决的关键科学科学问题基本解决，由于研究周期变长，且转基因油菜因为转基因效应的原因而再生困难，转化周期变长，还需后续研究才能发表和申请专利。以上一基金项目（30771237）后续研究为主、本项目为辅，参加获得1项国家科技进步二等奖，发表SCI论文1篇，获得授权专利8项，参加1次国际学术会议并作主题报告。