甜菜T510品系BvBHLH93转录因子的功能及其耐盐调控机制分析

Sugarbeet T510 strain is a kind of excellent germplasm with strong salt tolerance. The expression of transcription factor BvBHLH93 in salt tolerant strain T510 was specially induced under salt stress conditions. Our study focused on the function of BvBHLH93 and its regulation mechanism on salt tolerance of sugar beet. Firstly, Pro(BvBHLH93):CDS (BvBHLH93):GUS vector was constructed and transformed T510 strain. Furthermore, GUS staining was used to analyze the expression patterns of BvBHLH93 gene in transgenic plants under control and salt stress conditions. Secondly, we will develop transgenic plants with BvBHLH93 gene overexpression or knock down in T510. Meanwhile, phenotypic and physiological indexes of transgenic plants will be analyzed and the physiological mechanism of BvBHLH93 involved in the regulation of salt tolerance can be elucidated. Finally, downstream genes directly regulated by BvBHLH93 can be screened by the method of chromatin immunoprecipitation sequencing. The regulation relationship between BvBHLH93 and downstream genes will be studied. This project will promote the studying of BHLH transcription factor family on regulating salt tolerance of plants and the mechanism of salt tolerance in T510 strain.

甜菜T510品系是具有较强耐盐特性的优质种质资源，研究发现转录因子BvBHLH93基因在甜菜耐盐品系T510中特异的响应盐胁迫诱导表达。本项目将对BvBHLH93基因的功能及其参与调控T510品系耐盐性的机制进行研究。主要研究内容：1、发展BvBHLH93启动子-基因-GUS甜菜T510品系转基因材料并进行GUS染色，分析BvBHLH93基因在对照及盐胁迫条件下各组织部位的表达模式。2、通过检测BvBHLH93基因过量表达及低表达T510品系转基因植株的表型及生理指标，确定BvBHLH93基因参与调控甜菜T510品系耐盐特性及相关生理代谢途径。3、利用染色质免疫共沉淀-测序技术筛选转录因子BvBHLH93直接调控的下游基因，并对二者调控关系及其与甜菜耐盐性的关联进行研究。本项目将促进BHLH转录因子家族调控植物耐盐性及甜菜耐盐品系耐盐机理的研究。

甜菜是我国重要的耐盐经济作物，深入进行甜菜耐盐优质基因资源的挖掘与功能机制的研究，合理利用甜菜主产区的盐渍土地资源具有重要意义。甜菜T510品系是具有较强耐盐特性的优质种质资源，本项目对T510品系中特异响应盐胁迫诱导表达BvBHLH93基因的功能及其耐盐性调控机制进行研究。首先通过iTRAQ蛋白质组学技术发现BvBHLH93在甜菜耐盐T510品系特异响应盐胁迫诱导表达，为深入研究BvBHLH93基因功能，克隆获得了BvBHLH93基因全长。生物信息学分析表明BvBHLH93具有bHLH蛋白基因家族典型的bHLH结构域。亚细胞定位研究表明BvBHLH93属于核定位蛋白，并利用酵母系统确认BvBHLH93具有转录激活活性。为研究该基因耐盐调控功能，获得了BvBHLH93基因过表达以及BvBHLH93拟南芥异源突变互补植株，发现盐胁迫下BvBHLH93基因过表达植株的叶绿素含量、植株根长均显著高于野生型植株，并且该基因参与调控植株在盐胁迫下的离子稳态。此外，研究发现BvBHLH93基因通过正向调控抗氧化酶系统相关基因的表达，提高抗氧化酶活性及植株的耐盐性，并且该基因参与负向调控活性氧（ROS）产生相关基因RbohD及RbohF的表达，来抑制活性氧的产生，降低盐胁迫对植株产生的氧化损伤。同时为进一步分析BvBHLH93基因的下游调控网络，通过转录组测序分析了BvBHLH93过表达植株及野生植株盐胁迫下的差异表达基因及调控网络，获得下游调控候选基因。此外通过COIP/MS技术鉴定得到了BvBHLH93的互作蛋白，这些研究为深入解析BvBHLH93调控植物耐盐的分子网络奠定了重要基础。