绒毛白蜡2个MYB转录因子的耐盐机制及其与ABA信号途径的关联

Salt seriously affects the growth and development of plants, and studies have shown that MYB transcription factors have closely relationship with plant resistance and the ABA signaling pathway. So study of the regulatory mechanism of MYB transcription factors in woody plants under salt stress will provide a new approach for the comprehensive and in-depth understanding of the salt tolerance mechanism of woody plants. In this study, the over-expression vectors and antisense expression vectors of MYB genes from Fraxinus velutina Torr. will be constructed and transferred into A.thaliana via Agrobacterium-mediated approaches. Then, through the analysis of the phenotype, physiological and biochemical index, ion content, molecular biological detection and the genes expression changes related to ABA signaling pathway under over-expression and inhibiting expression backgrounds, we intend to clarify the salt tolerance mechanisms and correlations with ABA signaling pathway of MYB genes from Fraxinus velutina Torr.. In conclusion, this study will lay a theoretical foundation for the research on molecular mechanism of Fraxinus velutina Torr., and provide a theoretical basis for creating new germplasm resources of trees by genetic engineering means.

盐分严重影响植物的生长发育。MYB转录因子与植物耐逆性密切相关，并与ABA信号途径存在一定关联，因此探讨盐分胁迫下木本植物MYB转录因子的调控机理可为全面、深入认识木本植物的耐盐机制提供新的研究途径。本项目以绒毛白蜡MYB转录因子为研究对象，构建过量表达载体和反义表达载体，运用拟南芥遗传转化手段，通过对转基因植株的表型分析、生理生化指标测定、离子含量分析以及分子生物学检测等手段对基因功能进行验证，研究过量表达与抑制表达背景下ABA信号途径及其它胁迫相关基因的表达变化，解析绒毛白蜡MYB基因的耐盐机制及其与ABA信号途径的关联。研究结果将为绒毛白蜡的耐盐分子机制研究奠定理论基础，为利用基因工程手段创造新的林木种质资源提供理论依据。

绒毛白蜡是重要的林木种质资源，而高盐等非生物胁迫严重制约着其生长发育。目前有关白蜡相关基因研究较少，其中MYB转录因子作用广泛，可调控下游多种基因的表达，与植物耐逆性密切相关。本项目对绒毛白蜡2个MYB转录因子基因FvMYB1和FvMYB2的耐盐机制及其与ABA信号途径的关联性进行了研究。其中基因表达模式分析表明，FvMYB1基因在茎中表达量最高，根中最低；随盐胁迫处理时间的增加，其表达量不断提高；ABA处理下，FvMYB1表达量与对照无显著差异，说明该基因可能参与不依赖于ABA信号途径的胁迫应答。FvMYB2在NaCl和ABA处理下其表达量均明显增加，表明该基因可通过ABA信号途径参与植物的耐盐调控。对2个MYB转录因子的GFP融合表达载体进行亚细胞定位分析，结果表明两者均定位于细胞核。进一步构建pROKⅡ-FvMYB1/FvMYB2植物表达载体并进行遗传转化，结果表明FvMYB1和FvMYB2过表达的转基因幼苗在根长、茎鲜重、种子萌发率等表型上均显著高于对照，表现出更好的耐盐性；且盐处理下，转基因植株的各类保护酶SOD、POD和CAT活性均显著提高。ABA信号途径及胁迫相关基因分析表明，FvMYB1转基因植株中主要引起胁迫相关基因DREB、RD29A、ERD10C，SOD，P5CS以及LEA表达量的增加，而FvMYB2除可提高胁迫相关基因的表达外，主要引起ABA信号途径相关基因NCED、AREB、PP2C和SnRK2.1表达量的变化，表明两者在耐盐机制上存在差异。最后克隆了两者的启动子，构建不同缺失区段的GUS植物表达载体并转化烟草，GUS染色及GUS酶活结果表明FvMYB1和FvMYB2启动子具有盐诱导特性。. 综上所述，FvMYB1和FvMYB2转录因子具有耐盐调控作用，其通过提高转基因植株中的保护酶活性，降低脂质过氧化物MDA的含量来增强植物的耐盐性。但两者的耐盐分子调控机制不同，FvMYB1主要通过影响胁迫相关基因的表达发挥作用，属于ABA非依赖型途径，FvMYB2则主要通过调控ABA信号途径相关基因的变化，来增强植物的耐盐能力，属于ABA依赖型途径。研究结果从mRNA、转基因、启动子等水平阐明了绒毛白蜡FvMYB1和FvMYB2的耐盐机制及其与ABA信号途径的关联，为利用基因工程手段增强植物的耐盐性提供了理论依据。