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高等植物因为其固着生长的特征,无法自由的选择生存环境,因此进化出复杂精巧的机制以应对各种逆境。在抵抗各种逆境的过程中,转录因子作为基因表达水平的主要调控者扮演了重要的角色。本论文主要以模式植物拟南芥为实验材料,对转录因子在各种激素介导下的胁迫响应中的功能进行了初步研究。
通过搜寻拟南芥全基因组芯片数据,我们筛选到15个对茉莉酮酸甲酯(MeJA)和环乙酰亚胺(CHX)快速响应的转录因子,命名为JCTF(MeJAandCHXrapidinducedTranscriptionFactor,茉莉酮酸甲酯和蛋白合成抑制剂环乙酰亚胺快速响应转录因子)。JCTF中的大部分成员是AP2/ERF和WRKY家族成员。Real-TrinePCR分析表明,JCTF具有依赖于COI蛋白的JA快速响应模式。在JA介导的伤害胁迫的条件下,JCTF中的10个成员表现出快速上调的趋势。经进一步的研究,我们首次发现3个JCTF(Atlg74930,At3953600和WRKY18)过量表达后能够激活伤害信号通路中的JA响应基因LOX3和VSP2,因此,它们可能是JA信号传递通路中负责伤害响应的正调控子,在位置上与AtMYC2并行。我们还同时研究了JCTF中的AP2/ERF和WRKY家族成员在抵抗病原菌侵染过程中可能的作用。实验结果显示,这两个家族的大部分成员都能不同程度的激活抗真菌途径中标志性基因PDF1.2、CHI-B、HEL中的一些或全部。这说明了AP2/ERF和WRKY蛋白在JA介导的抵抗真菌侵染过程中发挥了重要作用。其中,特别值得注意的是,AtERF15能够非常强烈的激活所有的抗病效应基因,预示着这个基因在抗病信号途径中可能具有核心作用。在研究中我们还发现,在植物体内与JA关系密切的两种激素ABA和SA能够广泛地影响JCTF的表达。在全部15个JCTF中,有7个成员受到JA和ABA共同调控,有4个成员受到JA和SA的共同调控,还有3个成员同时受到JA、ABA和SA的调控。这些结果为我们深入地研究不同胁迫、不同激素之间的协同与拮抗提供了有价值的线在本实验室对拟南芥MYB转录因子大规模克隆和功能分析的过程中,我们还鉴定了一个与多种胁迫响应相关的R2R3类型的转录因子,AtMYB96。序列比较分析表明,AtMYB96与植物超敏反应过程中的正调控子AtMYB30以及干旱胁迫响应过程中的负调控子AtMYB60是同源的。AtMYB96是一个核定位蛋白,具有转录激活活性。对其表达模式的研究发现,AtMYB96能够特异性的被PseudomonassyringaepvtomatoDC3000的无毒菌株avrB诱导,而对毒性菌株没有响应。外源施加SA可以在一定程度上增加AtMYB96的表达,在SA合成或信号传递缺陷突变体pad4、eds5和npr1中,AtMYB96受DC3000avrB诱导也被降低。在对植物进行细菌侵染后,我们观察到,在AtMYB96过量表达植株中DC3000avrB的生长受限。与此一致的是,一批抗病效应基因的转录随着AtMYB96过量表达而增加。这说明了AtMYB96在植物响应无毒基因侵染的过程中发挥了正调控子的作用。除此之外,AtMYB96能够被JA和ABA诱导,并快速响应于这两种激素介导的伤害和干旱胁迫。当这两种激素信号途径中的转录因子ERF1,AtERF2,WRKY18和AB13的表达水平发生变化时,AtMYB96的表达模式也受到影响。进一步的研究显示,过量表达AtMYB96能够抑制伤害信号通路中的标志性基因LOX3、PAL1和CHS:同时激活干旱响应通路的标志性基因LEA76,RD22和RD29B。这说明,在植物应对不同类型的非生物胁迫环境的过程中,通过不同激素的介导,AtMYB96选择性地发挥激活或抑制因子的作用。