香蕉脱落酸、胁迫、成熟诱导基因提高拟南芥抗性及其机理研究

本项目在前期获得的一个香蕉脱落酸、胁迫、成熟诱导（Musa acuminata Abscisic acid-,Stress-,and Ripening-induced, MaASR）基因，初步确定其表达与香蕉果实成熟、香蕉幼苗盐胁迫和干旱胁迫相关的基础上，利用拟南芥基因组无编码该基因序列的特点，将其转入拟南芥中，对转基因拟南芥的抗旱、抗盐等性状进行检测，以确认该基因是否具有抗旱和抗盐的功能，初步确定MaASR对拟南芥中的ABA信号途径和胁迫途径的应答途径的调控方式，下游结合DNA序列以及互作的蛋白。本项目的研究结果可以证明MaASR在提高植物抗旱抗盐方面的生物学功能，可以揭示其抗旱、抗盐的分子生物学机理，对于提高香蕉抗性，培育香蕉优良品种，提高香蕉种植水平，促进香蕉产业的健康发展具有重要的理论和实践意义。同时，研究结果对于解决农业生产中的抗旱和抗盐问题也具有重要的理论和实践意义。

ASR（Abscisic acid (ABA)-, stress-, and ripening）蛋白参与植物对非生物胁迫的应答反应，然而其分子机理目前还不是很明确。本项目采用转基因技术在拟南芥中过表达香蕉的MaASR获得了抗胁迫能力的转基因拟南芥，具体表现在与对照相比，转基因拟南芥具有较高的成活率、种子萌发率以及脯氨酸含量，具有较低的失水率和丙二醛含量。同时转基因拟南芥叶片变小，对ABA的敏感性降低。采用酵母双杂交技术未获得与其互作的蛋白质。采用染色质免疫共沉淀技术分离了MaASR结合的DNA元件如auxin-responsive factor (ARF)、Ribulose bisphosphate carboxylase、Transcription factor jumonji (jmj) family protein / zinc finger (C5HC2 type)、F-box family protein、signal recognition particle-related / SRP-related、NADH dehydrogenase、hexose transporter和small G protein family protein / RhoGAP family protein。，并采用凝胶阻滞实验对其中的两个元件：the hexose transporter and RhoGTPase-activating protein (RhoGAP)进行了验证。我们的研究结果揭示了MaASR参与了对光合作用、呼吸作用、碳水化合物和光合色素的代谢以及信号转导等生理生化代谢过程，从而赋予植物抗逆境胁迫能力。研究结果表明MaASR是多种生理生化过程的重要调节因子，介导了植物对非生物胁迫的抗性。研究结果对于提高香蕉抗性，培育香蕉优良品种，促进香蕉产业的健康发展具有重要的理论意义。相关研究结果正投稿The Plant Journal 并在审稿之中。