小麦SIMILAR TO RCD-ONE基因调控氧化胁迫逆境响应的作用机制研究

Previously, SIMILAR TO RCD-ONE (TaSRO1) gene was cloned from wheat introgression line Shanrong No. 3 (SR3), both wheat and Arabidopsis transgenic plants expressing TaSRO1 showed strong antioxidant capacity and higher reactive oxygen species (ROS) levels. In this study, we got TaSRO1 interacting protein SIP1 (SRO1 Interacting Protein 1) by screening the wheat cDNA library using yeast two hybrid system. Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) and GST-Pull down experiments demonstrated that TaSRO1 interacts with SIP1 in plants and in vitro. Overexpression of TaSIP1 in Arabidopsis and wheat showed elevated ROS content and antioxidant phenotype, while RNAi transgenic wheat plants showed oxidative sensitive phenotype. This project aims to find the downstream target genes of TaSIP1 transcription factor, to study the regulatory relationship between TaSRO1 and SIP1 protein, so as to reveal the mechanism of TaSRO1 regulation of oxidative stress responses. And the final aim is to provide new strategies, new genes and new materials for the high-yield and resistant transgenic breeding of common wheat.

前期，我们从小麦渐渗系耐逆新品种山融3号中克隆到了耐逆主效基因SIMILAR TO RCD-ONE (TaSRO1)， TaSRO1过表达小麦和拟南芥转基因植株表现出较强抗氧化能力并具有较高的活性氧含量。本研究利用酵母双杂交系统筛选到TaSRO1的相互作用蛋白 SIP1（SRO1 Interacting Protein 1）。双分子荧光互补（BiFC）及GST-Pull down实验证明TaSRO1与SIP1在植物体内外存在相互作用。TaSIP1过量表达的拟南芥和小麦转基因株系都表现出ROS含量升高及抗氧化的表型，而其RNAi下调表达的转基因小麦则表现出氧化敏感的表型。本项目拟寻找TaSIP1转录因子所调控的下游靶基因；研究TaSRO1与SIP1蛋白的调控关系，从而揭示TaSRO1正调控氧化胁迫逆境响应的作用机制，为普通小麦的高产、抗逆转基因育种提供新策略、新基因及耐逆新材料。

逆境胁迫严重影响着农作物产量，多种非生物逆境胁迫（如干旱、高盐、氧化、高低温等）会诱导植物体内各种相关氧化胁迫反应，在细胞内造成严重的氧化胁迫。因此，研究氧化胁迫途径的关键基因及其调控的信号分子网络对于揭示植物抗氧化机制和进行植物抗逆基因工程育种具有重要的理论意义和应用价值。前期，我们从小麦渐渗系耐逆新品种山融3号（SR3）中克隆到一个关键的耐逆新基因TaSRO1（Similar to RCD1）。TaSRO1 过量表达的拟南芥和小麦转基因株系都表现出较强的抗氧化能力，而其 RNAi 下调表达的转基因小麦则表现出氧化逆境敏感的表型。本项目对TaSRO1及其相互作用蛋白SIP1（SRO1 Interacting Protein 1）进行了深入的功能研究。通过RNAseq技术找到了TaSIP1所调控的下游靶基因；通过小麦遗传转化技术明确了TaSIP1在氧化胁迫逆境中过的作用；利用凝胶阻滞、靶基因的转录激活、蛋白质-DNA结合及小麦转基因株系的双杂交等方法明确了TaSRO1蛋白与SIP1的调控关系，从而初步揭示TaSRO1-TaSIP1精细调控氧化逆境胁迫的作用机制，为普通小麦的高产、抗逆转基因育种提供理论指导和基因资源。