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在真核生物中,不同的转录因子构成复杂且精细的调控网络在转录水平上对基因表达起着重要的调节作用。WRKY转录因子家族作为植物中最为庞大的转录因子家族之一,该家族成员最为主要的特征是拥有WRKY高度保守氨基酸序列,在水稻中存在近100个wrky基因。WRKY转录因子通过与W box结合调控下游基因的表达,另外还与其他转录因子等相互作用,组成复杂的信号传导网络,在植物抗病、应对非生物胁迫、衰老及发育等许多生命活动过程起重要的调节作用。
水稻WRKY28(OsWRKY28)与WRKY71(Os WRKY71)分别是位于水稻第六染色体与第二染色体上,为两个亲缘关系较近的wrky基因家族成员。本研究对OsWRKY28与OsWRKY71在非生物逆境胁迫下的表达模式进行分析,并分别转化获得OsWRKY28和OsWRKY71的过量表达植株,主要探讨了Os WRKY28与Os WRKY71在水稻应对高温和低温胁迫中的功能。
本论文主要结果如下:
1.通过RT-PCR分别分析了Os WRKY28与Os WRKY71在水稻受到高温、低温、干旱及高盐等非生物逆境胁迫条件下的表达模式。发现Os WRKY28表达在高温和高盐胁迫下发生下调,在低温逆境中先被诱导后发生下调,而干旱胁迫则能够诱导其表达。Os WRKY71在低温、干旱和高盐条件下,其表达受到诱导,但对高温逆境的响应并不显著。此结果表明,Os WRKY28与Os WRKY71广泛参与到水稻应对非生物胁迫的过程中。
2.分别构建了Os WRKY28和Os WRKY71的过量表达载体,获得过量表达Os WRKY28与Os WRKy71的转化植株。观察发现Os WRKY28与Os WRKY71过量表达后,转化植株的结实率出现下降,此结果显示Os WRKY28与Os WRKY71可能对种子的形成和发育起调控作用。
3.对Os WRKY28过量表达植株和Os WRKY71过量表达植株进行高温、低温处理,分析植株受伤害程度,测定处理前后植株中抗氧化保护酶CAT、POD和SOD活性。结果表明Os WRKY28过量表达后能够减轻植株在高温逆境下的受伤害程度,植株在高温处理之后具有较好的恢复情况,对高温胁迫表现出较高的耐受性。Os WRKY71过量表达后在降低植株受伤害程度以及对低温胁迫后植株的恢复具有更好的作用。对于Os WRKY28和Os WRKY71在水稻应对高温耐胁迫中的作用机理,本研究认为可能与植株中抗氧化保护酶特别是SOD有关。而在低温胁迫的过程中,Os WRKY28与Os WRKY71过量表达后植株抗氧化保护酶的活性发生明显的下降,但植株对低温胁迫仍有较强的耐受性,分析Os WRKY28与Os WRKY71可能通过调控抗氧化酶系统以外的途径帮助水稻应对低温胁迫。