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黄花苜蓿(Medicago falcaltaL.)是一种耐寒性很强的豆科牧草,同时还具有耐旱和耐贫瘠等特性,是苜蓿抗性育种的重要基因库。本实验室已构建了黄花苜蓿响应低温的cDNA消减文库,克隆了一个乙烯响应元件结合蛋白(ethylene-responsiveelement binding protein,EREBP)基因编码区的cDNA全长,并且已经获得了超表达的转基因烟草。本研究通过半定量RT-PCR分析该基因在温度胁迫、盐胁迫、脱水胁迫和ABA处理条件下的表达规律,分析了转MfEREBP基因T1代和T2代烟草的抗寒、抗旱和抗盐性。还将pYIRNAi-MfEREBP干涉载体通过农杆菌介导转化截型苜蓿,筛选出阳性转基因植株。为进一步对MfEREBP基因进行功能研究奠定了基础。主要研究结果如下:
1.黄花苜蓿MfEREBP基因的生物信息学分析
利用生物信息学的方法,对MfEREBP基因的序列进行了大量的生物信息学分析。根据分析结果,证明MfEREBP属于AP2/EREBP家族EREBP亚家族ERF类蛋白,能特异地结合于GCC盒(GCC-box)顺式作用元件上。亚细胞定位结果显示MfEREBP蛋白定位在细胞核。
2.非生物胁迫下黄花苜蓿MfEREBP基因的表达分析
半定量RT-PCR的结果表明,MfEREBP在低温胁迫下其表达量会迅速上调,在紫花苜蓿中,EREBP的同源基因也会受冷诱导表达,但表达的上调强度不及黄花苜蓿大,表达持续的时间也不及黄花苜蓿长,表明该基因与黄花苜蓿的抗冷性密切相关。而该基因对盐的反应并不强烈,只有低水平的诱导上调;在外源ABA和脱水胁迫下,MfEREBP的表达量呈上升趋势,表明MfEREBP的表达受ABA信号转导系统控制。
3.转MFEREBP烟草T1代和T2代植株的抗逆性分析
通过对野生型烟草与转MFEREBP基因T1代和T2代烟草植株在正常条件和低温、干旱、盐处理等逆境胁迫下生长状况的变化研究,表明在低温、干旱、盐处理等逆境胁迫下,野生型烟草受到逆境的影响,生长状况明显不如正常条件下,而过量表达MFEREBP的转基因T1代和T2代烟草则在上述逆境下表现出比野生型更强的抗性,受到逆境的影响明显比野生型植株小。转基因烟草中,响应非生物胁迫的基因NtERDIOB和NtERD1OC,以及病原相关蛋白基因PR5有比较高的和稳定的表达,说明MfEREBP能调控植物抗逆相关基因的表达。
4.黄花苜蓿MfEREBP干涉载体转化截型苜蓿分析
将pYLRNAi-MfEREBP干涉载体,通过农杆菌介导转化截型苜蓿,转基因植株经过PCR检测,筛选出26株PCR阳性植株,挑选11株转MfEREBP截型苜蓿进行Southern杂交和半定量RT-PCR分析,结果显示MfEREBP基因已经整合到转化系再生植株基因组中。