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羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)是禾本科(Gramineae)赖草届(Leymus)牧草,在我国东北和内蒙古有广泛分布。羊草具有耐盐、耐旱和耐寒等特点,对其抗逆机理的研究具有重要意义。目前,羊草的基因组信息非常少,制约了羊草分子生物学研究。鉴于此,我们实验室用高通量测序技术对羊草转录组进行了测序。在羊草转录组测序结果中,有117条EST属于ERF家族。DREB转录因子属于ERF家族,是植物基因组中与渗透胁迫和冷胁迫相关的最重要的基因类型之一。我们用水稻和羊草的ERF家族基因构建了系统发育树,结果表明,LcDREB2J为OsDREB2A在羊草中的直系同源基因。
本研究通过RACE方法获得了LcDREB2j的CDS全长,LcDREB21编码一个由278个氨基酸残基构成的蛋白,其第76位至第139位氨基酸残基间存在一个典型的AP2保守结构域。荧光定量PCR结果表明LcDREB21的表达受干旱、ABA和高盐胁迫的诱导。同时,LcDREB21的表达具有组织特异性,其在叶中的表达量最高,在穗中的表达量最低。酵母单杂交实验表明,LcDREB21具有激活转录的能力。另外,分别构建了亚细胞定位载体和双子叶植物过量表达载体,通过农杆菌转化得到了转基因拟南芥。在激光共聚焦显微镜下观察转GFP::LcDREB2J融合基因的拟南芥幼苗,荧光只存在于核中,说明LcDREB21具有核定位能力。AP2家族和ERF家族是AP2/ERF超家族的两个重要家族,分别在植物发育和抗逆过程中起作用。目前,AP2家族和ERF家族的系统发育研究集中于被子植物。在蕨类和苔藓中,尤其是绿藻中的研究还十分缺乏。我们挖掘了拟南芥、水稻、卷柏、苔藓和五种绿藻基因组中的AP2/ERF超家族基因,发现绿藻基因组中AP2/ERF超家族基因数目远少于陆地植物。分别用9个物种的AP2家族和ERF家族的基因,构建了最大似然树。结果表明,在绿藻中,AP2家族的两个亚家族已经出现分化。ERF家族主要类群(group)的重复和分化晚于陆地植物与绿藻的分化时间,早于苔藓与维管植物的分化时间。