毛竹AP2-ERF基因家族分析及DREB類轉(zhuǎn)錄因子表達研究.pdf

1、毛竹（Phyllostachys edulis）是一個快速生長的非木質(zhì)森林物種，是亞洲所有竹類植物中經(jīng)濟價值、生態(tài)價值和社會價值極高的竹種之一。AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族為植物特有的、家族成員數(shù)眾多的家族，在調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育和響應(yīng)生物與非生物脅迫過程中發(fā)揮著非常重要的作用。本論文在毛竹基因組草圖數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，對毛竹AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族進行了生物信息學(xué)分析，研究了DREB亞家族因子基因在不同非生物逆境脅迫下的表達差異，同時分離了

2、兩個DREB基因并對其功能進行了驗證。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)本研究共確定了116個毛竹AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子。進化關(guān)系分析結(jié)果顯示，這116個轉(zhuǎn)錄因子可被劃分為3個亞家族:AP2，RAV和ERF，其中ERF亞家族轉(zhuǎn)錄因子又被劃分為11個Group。對毛竹AP2/ERF基因的結(jié)構(gòu)、內(nèi)含子/外顯子結(jié)構(gòu)和保守基序皆進行了分析，結(jié)果表明不同亞家族和Group基因具有不同的結(jié)構(gòu)特征。研究毛竹AP2/ERF基因的進化模式和分離時間發(fā)現(xiàn)

3、毛竹AP2/ERF基因約在1500萬年前發(fā)生了一次大規(guī)模復(fù)制事件，在1500-2300萬年前毛竹和水稻的AP2/ERF基因發(fā)生了分離事件。通過對毛竹DREB亞家族基因的上游啟動子區(qū)域分析，發(fā)現(xiàn)毛竹亞家族DREB基因的上游啟動子區(qū)域存在大量與脅迫響應(yīng)相關(guān)的順式作用元件。
　　(2)對毛竹DREB基因的表達模式分析，結(jié)果顯示大多數(shù)基因在根中響應(yīng)干旱、低溫或鹽脅迫而被強烈誘導(dǎo)表達，相反，葉片中大部分基因響應(yīng)這三種脅迫而發(fā)揮下調(diào)表達的作用

4、。研究發(fā)現(xiàn)毛竹DREB亞家族基因可能存在兩個特點:一是其成員數(shù)少于水稻和擬南芥成員數(shù)，二是在響應(yīng)非生物脅迫過程中其在根與葉片中的表達模式不同。
　　(3)從毛竹中克隆了兩個DREB基因，PeDREB2A和PeDREB1A（基因ID:PH01000046G1730和PH01000668G0350），基因序列CDS長度分別為795 bp和825 bp。這2個基因各包含一個典型的AP2/ERF結(jié)構(gòu)域，分子量大小分別為28.96 kDa和

5、28.84kDa，等電點分別為9.47和5.34。RT-PCR分析顯示PeDREB2A和PeDREB1A基因具有組織表達特異性，在根莖葉中均差異表達且在葉片和莖中的表達量相近。應(yīng)用qRT-PCR方法分析顯示，在葉片中，PeDREB2A轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在干旱和鹽處理下迅速積累，分別在12h和0.5 h時達到最大值，但在低溫脅迫處理下表達量較低;PeDREB1A基因被低溫誘導(dǎo)強烈上調(diào)表達，在3h時達到最大值，而在干旱和鹽脅迫下表達水平低。在根中，P