ASR(ABA,stress,ripening induced protein)基因是一类高等植物中特有的功能基因,在番茄、杏、葡萄和马铃薯等物种中以小的基因家族形式存在。该基因家族成员编码带有大量极性氨基酸的单体蛋白,这些单体蛋白之间以非共价键形式结合形成同源二聚体并识别特定的DNA序列,调节相应基因的表达。所以,ASR基因被普遍认为是一种新型的植物转录因子。本实验室前期从香蕉果实(Musa acuminata L. AAA group cv. Brazilian)的cDNA文库中获得了一个ASR基因(MaASRl,登录号为AY628102)。经序列比对和系统进化分析发现,MaASR1具有该家族基因共有的保守结构域,即N端的依赖于zn2+的DNA结合位点和C端的核定位信号。和玉米,水稻等单子叶植物中的同源基因进化距离较近。对MaASRl基因在香蕉各主要器官的表达进行分析后发现,MaASRl在香蕉的各个器官中都有表达,在根、叶和果实中的表达量较高。说明它在这些器官中可能发挥较为重要的作用。用盐和干旱对香蕉植株进行胁迫后,该基因在根部和叶片中的表达被强烈地诱导,而在低温胁迫下的表达变化不明显,说明MaASR1主要参与干旱和盐胁迫应答途径,对低温胁迫无响应。在香蕉果实采后的自然成熟过程中,MaASRl的mRNA水平在采后2d时达到高峰后急速降低。其表达峰位于果实内源脱落酸(abscisic acid,ABA)含量的峰值之前,在内源ABA含量达到顶峰时(采后8d),该基因的表达受到抑制。而且用外源ABA处理能显著抑制该基因在整个香蕉果实成熟过程中的表达。以上结果说明,ABA对MaASR1在香蕉果实中的表达有抑制作用,而MaASR1可能就是通过参与香蕉果实采后早期的ABA途径来影响果实的成熟过程。用外源乙烯和乙烯抑制剂1-MCP (1—Methylcyclopropene)处理果实分别能小幅度提高和降低MaASRl的表达水平。这说明MaASR1对乙烯信号有应答,但应答强度较低。为了深入了解MaASR1在植物抗逆协迫中所具有的功能及其抗性机制,将MaASRl构建到35S启动子驱动的植物表达载体pBI121中,在拟南芥中过量表达。以期利用拟南芥清晰的遗传背景来研究MaASRl的胁迫应答途径机制。通过浸泡法将pBI121-MaASR1植物表达载体转入拟南芥中,在T1代获得45株抗性植株,PCR检测其中34株为MaASRl阳性植株。T3代获得纯合株系后,经Southern检测选取两株独立表达的株系进行Northern和Western检测,对这两株转基因植株分别命名为35S：：MaASR14和35S：：MaASR38(简称L14和L18),L14中MaASR1基因的表达量要高于L38中。通过对转基因植株的表型观察发现,该基因的转入使得植株的叶片面积与野生型相比更小、更厚,植株开花期明显延迟。在种子萌发期,L14和L38的种子除了表现出对渗透胁迫的抗性外,还表现出对外源和内源ABA的不敏感性。而且在用干旱和300mM的NaCl对各株系成年植株进行胁迫时发现,L14和L38在两种逆境胁迫条件下的存活率均强于野生型植株。另外,从各株系干旱胁迫下的生理指标测定结果中可以看出,转基因植株的抗旱能力与MaASR1基因的表达量有关。这些证据说明MaASR1基因能够增强拟南芥抗旱性和抗盐性,并且这种抗胁迫的能力与MaASR1基因的表达水平成正相关。为了深入了解MaASRl所介导的植物抗逆性增强的分子机制,我们分析了胁迫处理下各株系中ABA／胁迫信号途径下游响应基因的应答情况。植物在逆境条件下,体内会迅速合成大量的内源ABA来诱导相关应答基因的表达,以使植物体产生胁迫防御系统。另外,胁迫信号还可以以独立的不依赖于ABA信号途径的方式传递,激活下游的应答基因。所以,ABA／胁迫应答基因中的一部分基因对ABA和胁迫信号都有响应,而另一部分只对胁迫信号响应。但是,在胁迫条件下,这些响应基因的表达都应该是被高水平诱导的。但是,实验结果显示,在高盐和干旱胁迫条件下,无论是胁迫信号单独响应的基因,还是ABA信号和胁迫信号共同响应的基因,在转基因植株里的应答强度都远远低于野生型。这个现象说明,MaASRl的转入降低了植物中这些胁迫应答基因对外界胁迫信号和胁迫条件下所产生的内源ABA信号的应答程度。为了排除MaASRl转基因植株中的这种低水平的ABA和胁迫信号应答现象是由于植株对胁迫条件下所产生的内源ABA信号不敏感所致,我们又分析了ABA信号转导途径上游元件ABIl的表达。结果发现,胁迫条件下,各株系中ABIl基因的表达都提高了,但在转基因植株中的表达量要大于野生型。这说明MaASR1并没有降低拟南芥对内源ABA信号的敏感度,反而在ABA信号传递途径上游增强了植物体对胁迫条件下所产生的内源ABA信号的感受。上述实验证据之间的相互矛盾使得我们有兴趣进一步探究MaASRl的转入对转基因植株ABA信号转导途径所产生的影响。用外源ABA对各株系籽苗进行处理后,检测ABA／胁迫应答基因和ABA信号转导途径上游元件ABll的表达的情况。结果显示,ABA/胁迫应答基因和ABI1在L14和L38中的应答程度均高于野生型。这说明,MaASR1基因的转入能提高植物体对外源ABA信号转导途径的感受和应答。另外,在胁迫和外源ABA处理条件下,ABA生物合成途径中关键基因AA03在野生型和MaASRl转基因植株中的表达量变化一致,说明MaASRl基因不影响拟南芥的ABA生物合成途径.以上证据表明,无论是对于胁迫条件下所产生的内源ABA还是外源的ABA信号,MaASR1基因的转入都能提高拟南芥对ABA信号的感受(ABI应答程度升高)。但是,在面临非生物胁迫时,MaASRl转基因植株中胁迫应答基因的表达变化和外源ABA处理下各应答基因的应答变化趋势不同,这说明MaASR1并不是通过影响胁迫条件下的ABA信号途径来调控胁迫应答基因的表达,而是可能通过调控其他的不依赖于ABA信号通路的胁迫信号转导途径来调控植物的抗逆应答,进而赋予植物的抗逆能力的。