擬南芥AtMYB50和AtMYB61轉(zhuǎn)錄因子在重金屬，低磷與滲透脅迫響應(yīng)中的功能研究.pdf

1、我們用反向遺傳學(xué)途徑研究了R2R3MYB基因在逆境脅迫中的功能。在本論文中，基于極其保守的MYBDNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和很高的序列一致性，我們一起分析了AtMYB5O和AtMYB61基因的功能特性。主要分析了AtMYB50和AtMYB61基因在重金屬鉛、低磷和滲透等非生物脅迫方面的作用。T-DNA插入導(dǎo)致的功能缺失性突變體atmyb50、atmyb61-1和atmyb61-2較野生型均表現(xiàn)出不同程度的鉛、低磷和滲透脅迫耐受性。
　　

2、無論是短期誘導(dǎo)還是長期誘導(dǎo)，AtMYB50和AtMYB61基因的表達(dá)被鉛強(qiáng)烈抑制。AtMYB50和AtMYB61基因的功能缺失性突變體較野生型有明顯較低的鉛含量，至少在一定程度上與AtPDR12基因的表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)，AtPDR12被認(rèn)為是一個(gè)位于細(xì)胞膜上的鉛離子泵，負(fù)責(zé)將細(xì)胞質(zhì)中的鉛離子或鉛復(fù)合物泵出到細(xì)胞外。然而，GSH1基因在突變體中的表達(dá)沒有大的改變，其是一個(gè)谷胱甘肽合成基因，谷胱甘肽能夠螯合細(xì)胞質(zhì)中的重金屬離子并將其隔離到非活躍的

3、細(xì)胞器中。該實(shí)驗(yàn)表明AtMYB50和AtMYB61基因敲除突變體對鉛的耐受性不依賴于谷胱甘肽途徑。這說明，這兩個(gè)R2R3MYB基因?qū)χ亟饘俚哪褪苄圆灰蕾囉贕SH途徑，但至少部分地與AtPDR12基因有關(guān)。鑒于此，我們構(gòu)建了雙突變體atpdr12atmyb50和atpdr12atmyb61，發(fā)現(xiàn)在鉛脅迫下其表型和鉛含量均與atpdr12單突變體相似，說明AtMYB50和AtMYB61蛋白可能作為上游調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)了植株對Pb的耐受性。

4、與此同時(shí)，我們構(gòu)建了atpdr50atmyb61雙突變體，發(fā)現(xiàn)其鉛脅迫耐受性較atmyb50和atmyb61單突變體顯著提高，且鉛含量也明顯下降，表明AtMYB50和AtMYB61基因在調(diào)節(jié)鉛耐受性方面具有獨(dú)立性。綜上所述，AtMYB5O和AtMYB61基因的敲除性突變，可以增強(qiáng)鉛耐受性并降低植株體內(nèi)的鉛含量。這可能對生長在鉛污染土壤中的農(nóng)作物的基因改良具有實(shí)際意義。有意思的是，除了對鉛的耐受性，atmyb50和atmyb61突變體對C

5、dCI2，CuSO4，CaCl2，MnCl2，AgNO3，F(xiàn)eSO4，F(xiàn)eCl3，NiSO4，ZnSO4，CoCl2和H2O2均沒有耐受性，說明突變體對鉛的耐受性可能具有專一性?？傊?，從突變體的表型到其鉛含量，AtPDR12和GSH1基因表達(dá)水平的鑒定，及雙突變體atmyb50atpdr12和atmyb61atpdr12的生物學(xué)特性，表明AtMYB50andAtMYB61轉(zhuǎn)錄因子可能參與了AtPDR12基因的表達(dá)調(diào)控，從而將細(xì)胞質(zhì)中的鉛

6、離子或鉛復(fù)合物泵到細(xì)胞外，但其對AtPDR12基因的調(diào)控是直接還是間接效應(yīng)仍不能肯定。
　　 AtMYB50和AtMYB61基因敲除突變體也表現(xiàn)出低磷不敏感性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明突變體中的磷含量沒有明顯變化，但花青素的含量則較野生型明顯下降。然而，雖然突變體的主根長度明顯優(yōu)于野生型，但野生型和突變體在低磷脅迫條件下的根毛數(shù)量卻都顯著增多。低磷脅迫相關(guān)基因表達(dá)分析表明AtPT1、AtACP5和AtPAP1磷轉(zhuǎn)運(yùn)子在突變體中有較大的變化。

7、突變體對低磷的不敏感可能與植株體內(nèi)激素合成能力的優(yōu)化有關(guān)。
　　 另外，我們發(fā)現(xiàn)atmyb50和atmyb61突變體表現(xiàn)出增強(qiáng)的滲透和干旱脅迫耐受性。在滲透脅迫方面，我們用NaCl、KCl、LiCl和甘露醇作為脅迫介質(zhì)檢測了突變體在其作用下的表型，結(jié)果表明所有的突變體都不同程度地對這些滲透物質(zhì)耐受，無論是在發(fā)芽率還是植株體積的大小方面。最后，我們證實(shí)atmyb50和atmyb61突變體相對于野生型對干旱脅迫也有耐受性。因此，我們

8、認(rèn)為atmyb50和atmyb61對滲透脅迫和干旱的耐受性可能有一定的相互關(guān)系。
　　 本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：
　　 1.MYB轉(zhuǎn)錄因子家族是擬南芥中最大的一個(gè)基因家族，主要與植物生長發(fā)育和逆境脅迫響應(yīng)有關(guān)。我們的實(shí)驗(yàn)選擇了重金屬(尤其是Pb)作為逆境脅迫因子，以此揭示MYB轉(zhuǎn)錄因子是否參與了重金屬脅迫的調(diào)節(jié)。
　　 2.我們選擇了兩個(gè)擬南芥R2R3MYB基因AtMYB50和AtMYB61，它們在整個(gè)MYB家族中具有