白桦BpbZIP1基因的克隆及其功能分析

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bZIP转录因子(basic-region leucine zipper)一种碱性亮氨酸拉链转录因子,bZIP家族属于最大的转录家族之一,其具有多种生物学功能,包括调控非生物胁迫反应。为鉴定白桦(Betula platyphylla Suk)抗非生物胁迫的bZIP基因,本研究利用生物信息学分析、表达模式分析及转基因功能分析等方法分析BpbZIP1的耐盐性,获得如下结果:进行抗性相关基因系统进化分析,结果显示BpbZIP1与拟南芥抗性相关基因蛋白聚为一组。利用实时定量荧光法分析BpbZIP1基因和抗性相关的SOD、POD基因盐、旱胁迫梯度时间下的表达量,结果显示BpbZIP1基因与SOD、POD基因表达模式相似,受NaC1处理的诱导,在甘露醇处理下,表达变化不明显。利用基因枪介导的瞬时转化法将BpbZIP1-PBI121-GFP融合表达载体转化洋葱表皮细胞进行亚细胞定位,结果表明BpbZIP1基因定位在细胞核上。将BpbZIP1基因过表达载体转入拟南芥中,盐、旱胁迫处理转基因材料后进行组织化学染色(NBT、DAB、Evans Blue)。转基因株系在NaCl胁迫条件下,清除活性氧的能力较野生型对照强;在甘露醇胁迫条件下活性氧清除能力与对照差别不明显。BpbZIP1基因能够通过清除活性氧来提高拟南芥瞬时转化株系的耐盐能力,抗旱能力有待在同源白桦转基因中验证。通过瞬时转化法进行快速基因功能分析,将BpbZIP1基因过表达载体瞬时转化白桦,通过组织化学染色(NBT、DAB、Evans Blue)和生理指标(SOD/POD活性)测定鉴定抗旱耐盐功能。转基因株系在NaCl胁迫条件下,清除活性氧的能力较野生型对照强,SOD和POD活性提高;在甘露醇胁迫条件下活性氧清除能力与对照差别不明显,SOD活性升高,POD活性上升较少。结果表明BpbZIP1基因能够通过提高保护酶活性来清除活性氧,进而提高白桦瞬时转化株系的耐盐能力,抗旱能力不明显。利用酵母单杂交初步鉴定BpbZIP1转录因子结合的顺式作用元件,结果显示BpbZIP1能够与ABRE/G-box元件特异性结合。本研究鉴定出具有耐盐能力的白桦BpbZIP1基因及其下游基因结合元件,为进一步分析白桦BpbZIP1基因的耐盐分子调控机制提供基础数据,为白桦抗性分子育种提供材料。
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