拟南芥ABI3基因缺失突变体的鉴定及对盐胁迫的响应

㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(８):１１~２０ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.０８.００２收稿日期:２０２２－１１－０８基金项目:北京市农业科技项目(２０１７０１２６)ꎻ北京市服务新型生产经营主体科技能力提升项目(２０１７０２０３)作者简介:杨林林(１９８０ )ꎬ女ꎬ河南焦作人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事小麦水资源高效利用研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｂｊｙａｎｇｌｌ＠１６３.ｃｏｍ通信作者:杨胜敏(１９６５ )ꎬ女ꎬ河北石家庄人ꎬ硕士ꎬ教授ꎬ主要从事作物节水理论与技术研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:Ｙｓｍｉｎ２２７＠１２６.ｃｏｍ小麦超氧化物歧化酶基因家族鉴定及盐胁迫下响应锌钾的表达分析杨林林１ꎬ韩敏琦１ꎬ高嘉２ꎬ杨胜敏１(１.北京农业职业学院ꎬ北京㊀１０２４４２ꎻ２.北京清河水利建设集团有限公司ꎬ北京㊀１００１９２)㊀㊀摘要:超氧化物歧化酶(ＳＯＤ)是抗氧化系统的关键酶ꎬ在保护植物免受各种生物和非生物胁迫方面发挥着至关重要的作用ꎮ然而关于小麦(ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.)ＳＯＤ基因家族对盐胁迫的表达模式及响应锌(Ｚｎ)和钾(Ｋ)的功能知之甚少ꎮ本研究以 西农９７９ 为试验材料ꎬ基于全基因组分析ꎬ对小麦ＳＯＤ家族成员进行鉴定和生物信息学分析ꎬ并分析相关基因在盐胁迫下响应Ｚｎ㊁Ｋ的表达情况ꎮ结果表明ꎬ在小麦中共鉴定出１０个ＳＯＤ基因(ＴａＳＤｓ)ꎬ包括４个Ｃｕ/Ｚｎ－ＳＯＤ基因(ＴａＣＳＤ１~ＴａＣＳＤ４)㊁４个Ｆｅ－ＳＯＤ基因(ＴａＦＳＤ１~ＴａＦＳＤ４)和２个Ｍｎ－ＳＯＤ基因(ＴａＭＳＤ１㊁ＴａＭＳＤ２)ꎮ系统发育分析表明ꎬＴａＳＤｓ可分为Ｃｕ/Ｚｎ－ＳＯＤｓ㊁Ｆｅ/Ｍｎ－ＳＯＤｓ两大类ꎬ共７个亚组ꎮ基因结构㊁序列基序及启动子分析表明ꎬ所有ＴａＳＤｓ都具有１~７个内含子和２~７个外显子ꎬ不同ＴａＳＤｓ具有不同的氨基酸序列组成和高度保守的活性位点残基ꎬ且每个ＴａＳＤｓ的启动子中存在许多与应激反应和植物激素相关的顺式作用元件ꎮ转录组表达谱分析表明ꎬ不同ＴａＳＤｓ对盐分表现出不同的表达模式ꎬＴａＣＳＤ３可能是响应盐胁迫的关键基因ꎻ经ＲＴ－ｑＰＣＲ分析明确ꎬＴａＣＳＤ３是响应盐胁迫的靶向ＳＯＤ基因ꎬ同时受Ｚｎ㊁Ｋ协同正向调控ꎮ本研究结果可为后续小麦耐盐育种改良提供理论依据ꎮ关键词:小麦ꎻ超氧化物歧化酶ꎻ基因组ꎻ盐胁迫ꎻ锌－钾相互作用中图分类号:Ｑ７８１㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)０８－００１１－１０ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＷｈｅａｔＳｕｐｅｒｏｘｉｄｅＤｉｓｍｕｔａｓｅＦａｍｉｌｙＧｅｎｅｓａｎｄＴｈｅｉｒＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｉｎＲｅｓｐｏｎｓｅｔｏＺｉｎｃａｎｄＰｏｔａｓｓｉｕｍｕｎｄｅｒＳａｌｔＳｔｒｅｓｓＹａｎｇＬｉｎｌｉｎ１ꎬＨａｎＭｉｎｑｉ１ꎬＧａｏＪｉａ２ꎬＹａｎｇＳｈｅｎｇｍｉｎ１(１.ＢｅｉｊｉｎｇＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０２４４２ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＢｅｉｊｉｎｇＱｉｎｇｈｅＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＧｒｏｕｐＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１９２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ(ＳＯＤ)ｉｓａｋｅｙｅｎｚｙｍｅｉｎｔｈｅａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓｙｓｔｅｍｔｈａｔｐｌａｙｓａｖｉｔａｌｒｏｌｅｉｎｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｐｌａｎｔｓｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓｂｉｏｔｉｃａｎｄａｂｉｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓｅｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｌｉｔｔｌｅｉｓｋｎｏｗｎａｂｏｕｔｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔ￣ｔｅｒｎｏｆＳＯＤｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎｗｈｅａｔ(ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.)ｕｎｄｅｒｓａｌｔｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｚｉｎｃ(Ｚｎ)ａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ(Ｋ).ＩｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬｗｉｔｈＸｉｎｏｎｇ９７９ａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍａｔｅｒｉａｌꎬｔｈｅｍｅｍｂｅｒｓｏｆｗｈｅａｔＳＯＤｆａｍｉｌｙｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｒｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｇｅｎｏｍｅａｎａｌ￣ｙｓｉｓ.ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｅｄｇｅｎｅｓｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏＺｎａｎｄＫｕｎｄｅｒｓａｌｔｓｔｒｅｓｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄꎬｔｏｏ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｔｏｔａｌｏｆ１０ＳＯＤｇｅｎｅｓ(ＴａＳＤｓ)ｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｉｎｗｈｅａｔꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇ４Ｃｕ/Ｚｎ￣ＳＯＤｇｅｎｅｓ(ＴａＣＳＤ１￣ＴａＣＳＤ４)ꎬ４Ｆｅ￣ＳＯＤｇｅｎｅｓ(ＴａＦＳＤ１￣ＴａＦＳＤ４)ａｎｄ２Ｍｎ￣ＳＯＤｇｅｎｅｓ(ＴａＭＳＤ１ａｎｄＴａＭＳＤ２).ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＴａＳＤｓｃｏｕｌｄｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏＣｕ/Ｚｎ￣ＳＯＤｓａｎｄＦｅ/Ｍｎ￣ＳＯＤｓｗｉｔｈ７ｓｕｂ￣ｇｒｏｕｐｓ.ＴｈｅａｎａｌｙｓｅｓｏｆｇｅｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｓｅｑｕｅｎｃｅｍｏｔｉｆｓａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｒｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｌｌＴａＳＤｓｈａｄ１ｔｏ７ｉｎ￣ｔｒｏｎｓａｎｄ２ｔｏ７ｅｘｏｎｓꎬａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔＴａＳＤｓｈａｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｉｎｏａｃｉｄｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｌｙｃｏｎ￣ｓｅｒｖｅｄａｃｔｉｖｅｓｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅｓꎻｔｈｅｒｅｗｅｒｅｍａｎｙｃｉｓ￣ａｃｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｓｔｒｅｓｓｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｐｌａｎｔｈｏｒｍｏｎｅｓｉｎｔｈｅｐｒｏｍｏｔｅｒｏｆｅａｃｈＴａＳＤ.ＴｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｆｉｌｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔＴａＳＤｓｓｈｏｗｅｄｄｉｆ￣ｆｅｒｅｎｔｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｔｏｓａｌｔｓｔｒｅｓｓꎬａｎｄＴａＣＳＤ３ｍｉｇｈｔｂｅａｋｅｙｇｅｎｅｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｓａｌｔｓｔｒｅｓｓ.ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＲＴ￣ｑＰＣＲａｎａｌｙｓｉｓꎬＴａＣＳＤ３ｗａｓａｔａｒｇｅｔｅｄＳＯＤｇｅｎｅｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｓａｌｔｓｔｒｅｓｓａｎｄｗａｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｒｅｇｕｌａｔｅｄｂｙＺｎａｎｄＫｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｉｍ￣ｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｗｈｅａｔｓａｌｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｂｒｅｅｄｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＷｈｅａｔꎻＳｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅꎻＧｅｎｏｍｅꎻＳａｌｔｓｔｒｅｓｓꎻＺｉｎｃ￣ｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ㊀㊀活性氧(ＲＯＳ)是细胞代谢产生的羟基自由基( ＯＨ)㊁超氧阴离子自由基(Ｏ２ －)和过氧化氢(Ｈ２Ｏ２)等一系列副产物[１]ꎮＲＯＳ是生物体所必需的信号分子ꎬ影响着细胞分化㊁凋亡及胞间物质传导ꎮ正常条件下ꎬ细胞内ＲＯＳ的产生和清除处于动态平衡状态ꎻ然而ꎬ植物生长过程中经常会受到极端温度㊁水分㊁盐分㊁重金属离子等各种胁迫ꎬ这往往会导致ＲＯＳ过量累积[２]ꎮＲＯＳ的过量积累会诱导氧化应激ꎬ破坏膜脂㊁蛋白质㊁核糖核酸和光合色素ꎬ严重时甚至导致细胞死亡[３]ꎮ为了消除ＲＯＳ毒性并保护细胞免受氧化应激带来的损伤ꎬ植物已经进化出有效的机制来减轻损害[４]ꎬ如一些抗氧化酶ꎬ包括超氧化物歧化酶(ＳＯＤ)㊁抗坏血酸过氧化物酶(ＡＰＸ)㊁过氧化氢酶(ＣＡＴ)㊁过氧化物酶(ＰＯＤ)等ꎬ可有效清除植物体内过量的ＲＯＳꎬ以维持植物体内正常的生理代谢[５]ꎮＳＯＤ是抗氧化防御系统的首位限速酶ꎬ可以通过催化Ｏ２ －歧化为Ｈ２Ｏ２和Ｏ２以减少ＲＯＳ造成的损害[６]ꎮ生物体含有一系列ＳＯＤ同工酶ꎬ均属于金属蛋白酶ꎮ根据催化位点金属辅因子的不同ꎬＳＯＤ可分为四种类型ꎬ即Ｃｕ/Ｚｎ－ＳＯＤ(ＣＳＤ)㊁Ｍｎ－ＳＯＤ(ＭＳＤ)㊁Ｆｅ－ＳＯＤ(ＦＳＤ)和Ｎｉ－ＳＯＤ(ＮＳＤ)[７]ꎮＦＳＤ和ＭＳＤ主要存在于低等植物中ꎬＣＳＤ主要存在于高等植物中ꎬＮＳＤ存在于链霉菌㊁蓝细菌和海洋生物中[８]ꎮ这些ＳＯＤ分布在细胞的不同区域ꎬ在应对氧化应激中起关键作用ꎮ前人研究发现ꎬＦＳＤ存在于线粒体和叶绿体中ꎬＭＳＤ主要存在于线粒体和过氧化物酶体ꎬＣＳＤ主要存在于叶绿体和细胞质ꎬ而ＮＳＤ主要存在于细胞质中[９]ꎮ目前ꎬ已对许多植物的ＳＯＤ基因家族成员进行了分子解析ꎬ包括拟南芥(Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ)㊁丹参(Ｓａｌｖｉａｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａ)㊁玉米(ＺｅａｍａｙｓＬ.)㊁烟草(ＮｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍＬ.)㊁水稻(Ｏｒｙ￣ｚａｓａｔｉｖａＬ.)等ꎬ结果表明ꎬ不同物种的ＳＯＤ基因家族组成不同ꎬ同一物种的不同基因型间ＳＯＤ组成亦存在一定差异ꎻ此外ꎬ同一类型的ＳＯＤ基因在不同物种中作用也不尽一致[７ꎬ１０]ꎮ小麦(ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.)是世界上广泛种植的谷类作物之一ꎬ含有高比例的碳水化合物㊁蛋白质㊁矿质营养及膳食纤维ꎬ是全球８５％以上人类和牲畜的主要食物原材料[１１]ꎮ然而ꎬ小麦产区往往处于干旱或半干旱环境ꎬ长期灌溉和施肥使得土壤盐渍化加剧ꎬ但现推广的大多数小麦品种对土壤盐的耐受性较低㊁敏感性较强[１２]ꎬ这在一定程度上致使小麦产量和品质显著下降ꎮ小麦ＳＯＤ基因分析可为其抗性遗传改良提供重要信息ꎬ然而到目前为止ꎬ在全基因组水平上检测小麦ＳＯＤ(ＴａＳＤｓ)基因家族组成的研究较少ꎮ本研究以 西农９７９ 为试材ꎬ对小麦ＳＯＤ基因家族进行全基因组鉴定ꎬ并综合分析ＴａＳＤｓ的系统发育关系㊁基因组内的分布㊁基序组成㊁不同组织中的表达谱以及盐胁迫下ＴａＳＤｓ响应锌钾的功能作用ꎬ以期为进一步研究小麦抗逆性奠定基础ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀供试材料试验于２０２１年１２月在北京农业职业学院技术示范区庞各庄实验站进行ꎮ供试小麦品种为 西农９７９ ꎬ种子来自中国农业科学院ꎮ供试氯化钠(ＮａＣｌ)㊁七水硫酸锌(ＺｎＳＯ４ ７Ｈ２Ｏ)㊁氯化钾(ＫＣｌ)均购自北京索莱宝化学生物试剂有限公司ꎮ１.２㊀小麦ＳＯＤ基因家族成员的鉴定和系统发育分析１.２.１㊀小麦ＳＯＤ基因的鉴定㊀小麦的核苷酸㊁蛋２１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀白质序列和基因注释(ＧｅｎｅｒａｌＦｅａｔｕｒｅＦｏｒｍａｔＶｅｒ￣ｓｉｏｎ３ꎬＧＦＦ)信息从ＩＷＧＳＣ公共数据库(ｈｔｔｐｓ://ｗｈｅａｔ￣ｕｒｇｉ.ｖｅｒｓａｉｌｌｅｓ.ｉｎｒａ.ｆｒ/Ｓｅｑ￣Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ/Ａｓｓｅｍ￣ｂｌｉｅｓ)获取ꎬ并从Ｐｆａｍ数据库(ｐｆａｍ.ｓａｎｇｅｒ.ａｃ.ｕｋ/)下载小麦ＳＯＤ的ＤＡＮ－ｂｉｎｄｉｎｇ结构域信息(ＰＦ００１９９)ꎬ将其结构域信息保存为隐藏马尔可夫格式(ＨＭＭ)ꎮ使用ＨＭＭＥＲ３.０搜索工具对ＨＭＭ进行初步检索与筛选[１３]ꎮ使用ＮＣＢＩ保守域数据库(ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｎｃｂｉ.ｎｌｍ.ｎｉｈ.ｇｏｖ/Ｓｔｒｕｃ￣ｔｕｒｅ/ｃｄｄ/)对ＨＭＭ进行进一步筛选ꎬ借助Ｐｆａｍ数据库(ｈｔｔｐ://ｐｆａｍ.ｘｆａｍ.ｏｒｇ/)再次筛选以去除冗余㊁缺失或不正确的序列ꎬ得到最终的ＳＯＤ蛋白质家族ꎮ按照小麦基因命名指南(ｈｔｔｐ://ｗｈｅａｔ.ｐｗ.ｕｓｄａ.ｇｏｖ/ｇｇｐａｇｅｓ/ｗｇｃ/９８/Ｉｎｔｒｏ.ｈｔｍ/)所述的分类方法对小麦ＳＯＤ蛋白质家族进行命名与分类ꎬ以得到ＴａＳＤｓ基因家族信息ꎮ１.２.２㊀ＴａＳＤｓ理化性质表征分析㊀采用ＥｘＰＡＳｙ(ｈｔｔｐｓ://ｗｅｂ.ｅｘｐａｓｙ.ｏｒｇ/ｐｒｏｔｐａｒａｍ/)和ＷｏＬＦＰＳＯＲＴ在线工具(ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｇｅｎｓｃｒｉｐｔ.ｃｏｍ/ｗｏｌｆ￣ｐｓｏｒｔ.ｈｔｍｌ)预测ＴａＳＤｓ的理化特性和亚细胞定位ꎻ根据各ＴａＳＤｓ在基因组注释中的位置ꎬ使用Ｍａｐ￣Ｉｎｓｐｅｃｔ软件检测ＴａＳＤｓ的染色体分布ꎻ根据Ｓａｖａ￣ｄｉ等[１４]所述方法对ＴａＳＤｓ进行基因重复分析ꎮ１.２.３㊀ＴａＳＤｓ系统发育分析㊀为了进一步阐明ＴａＳＤｓ与其他物种ＳＯＤ基因家族(ＳＤｓ)之间的进化关系ꎬ下载并比较分析了拟南芥(Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ)㊁玉米(ＺｅａｍａｙｓＬ.)㊁谷子(Ｓｅｔａｒｉａｉｔａｌｉ￣ｃａ)和水稻(ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ.)的ＳＯＤ蛋白序列ꎮ使用ＭＵＳＣＬＥ进行全长蛋白质比对[１５]ꎬ并借助ＭＥＧＡ－Ｘ在线软件(ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｍｅｇａｓｏｆｔｗａｒｅ.ｎｅｔ/)采用邻接法构建系统发育树ꎬＢｏｏｔｓｔｒａｐ设置为１０００ꎬ其余参数为默认值ꎮ１.２.４㊀ＴａＳＤｓ染色体定位及共线性分析㊀从ＩＷＧＳＣ公共数据库下载得到小麦的ＧＦＦ３基因组注释文件ꎬ借助ＭａｐＩｎｓｐｅｃｔ软件将ＴａＳＤｓ一一定位到染色体上ꎬ并获得每条染色体的基因密度谱ꎮ借助ＴＢｔｏｏｌｓ软件将物种内和不同物种之间的染色体定位和基因重复进行可视化分析ꎮ１.２.５㊀ＴａＳＤｓ的保守结构域、基序和启动子序列分析㊀ＴａＳＤｓ蛋白的保守域采用ＮＣＢＩ(ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｎｃｂｉ.ｎｌｍ.ｎｉｈ.ｇｏｖ/)保守域搜索工具(ＣＤＳｅａｒｃｈ)进行检测ꎬ使用ＧＳＤＳ２.０在线工具(ｈｔ￣ｔｐ://ｇｓｄｓ.ｇａｏ￣ｌａｂ.ｏｒｇ/)检测ＴａＳＤｓ家族成员的内含子－外显子结构ꎬ使用ＭＥＭＥ在线软件(ｈｔ￣ｔｐｓ://ｍｅｍｅ￣ｓｕｉｔｅ.ｏｒｇ/ｍｅｍｅ/)鉴定ＴａＳＤｓ的保守蛋白基序ꎬ使用ＴＢｔｏｏｌｓ软件可视化ＴａＳＤｓ的保守结构域ꎮ为了进一步鉴定ＴａＳＤｓ启动子区域的推定顺式调节元件ꎬ借助ＴＢｔｏｏｌｓ软件获得ＴａＳＤｓ基因的起始密码子上游２０００ｋｂ序列(２￣ｋｂ５ᶄ)ꎬ采用ＰｌａｎｔＣＡＲＥ数据库(ｈｔｔｐ://ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ.ｐｓｂ.ｕｇｅｎｔ.ｂｅ/ｗｅｂｔｏｏｌｓ/ｐｌａｎｔｃａｒｅ/ｈｔｍｌ/)进一步分析预测ＴａＳＤｓ的顺式调控元件ꎮ１.３㊀ＴａＳＤｓ基因家族响应不同盐胁迫类型的表达分析１.３.１㊀供试小麦培养方法㊀小麦种子采用０.５％ＮａＣｌＯ进行表面灭菌１０ｍｉｎꎬ用去离子水冲洗数次并浸泡６ｈꎬ然后放置于铺垫润湿滤纸的培养皿中ꎬ２８ħ培养箱暗处理催芽４８ｈꎮ催芽结束后ꎬ先用１/４Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液培育４ｄꎬ然后用１/２Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液[１６]培育３ｄꎬ之后用１５０ｍｍｏｌ/ＬＮａＣｌ处理小麦幼苗ꎬ１ｈ后进行相应Ｚｎ㊁Ｋ处理ꎬ其中ꎬＺｎ㊁Ｋ目标离子均为２００ｍｍｏｌ/Ｌꎬ对照(ＣＫ)则加入无菌水ꎮ培养期间ꎬ光周期为１０ｈ/１４ｈ(昼/夜)ꎬ温度为２６ħꎮ每处理设置３个生物学重复ꎮ将小麦植株根系㊁地上部分开后立即用液氮冷冻ꎬ并储存于－８０ħ用于ＲＮＡ提取ꎮ１.３.２㊀小麦ＲＮＡ的提取㊀将小麦样品(２５０ｍｇ)在液氮中快速研磨ꎬ按照ＰｌａｎｔＲＮＡｉｓｏＰｌｕｓ提取试剂盒(Ｏｍｅｇａ)相关说明提取小麦总ＲＮＡꎬ采用ＮａｎｏＤｒｏｐ２０００紫外分光光度计(ＮａｎｏＤｒｏｐ２０００ꎬＵＳＡ)检测ＲＮＡ浓度ꎬ采用２％葡萄糖检验ＲＮＡ质量ꎮ１.３.３㊀小麦ＲＴ－ｑＰＣＲ分析㊀将质检合格的ＲＮＡ用带有ｇＤＮＡＥｒａｓｅｒ(ＴａＫａＲａＲＲ０４７Ｑꎬ北京宝日医生物技术有限公司)的ＰｒｉｍｅＳｃｒｉｐｔＲＴ试剂盒逆转录为ｃＤＮＡꎮ将ｃＤＮＡ用无菌水稀释１００倍ꎬ作为后续ＲＴ－ｑＰＣＲ的模板ꎮ相关引物(表１)采用Ｐｒｅｍｉｅｒ５.０软件设计ꎬ以Ａｃｔｉｎ(ＧｅｎｅＩＤ:ＡＢ１８１９９１)作为内参基因ꎮＲＴ－ｑＰＣＲ反应体系与反应程序参照刘佳月等[１７]所述ꎬ使用Ｂｉｏ￣Ｒａｄ(Ｂｉｏ￣ＲａｄＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓＩｎｃ.ꎬＵＳＡ)的Ｃ１０００ＴｏｕｃｈＰＣＲ热循环仪和ＣＦＸＣｏｎｎｅｃｔ实时检测系统进行ＲＴ－ｑＰＣＲ分析ꎬ每个处理进行３个复孔ꎮ用３１㊀第８期㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨林林ꎬ等:小麦超氧化物歧化酶基因家族鉴定及盐胁迫下响应锌钾的表达分析２－ΔΔＣｔ法计算基因的相对表达量ꎮ使用Ｏｒｉｇｉｎ２０２０软件绘图ꎮ㊀㊀表１㊀小麦基因的ｑＲＴ－ＰＣＲ引物序列信息基因名基因ＩＤ正向引物(５ᶄ－３ᶄ)反向引物(５ᶄ－３ᶄ)ＡｃｔｉｎＡＢ１８１９９１ＡＴＡＣＡＣＧＡＡＧＣＧＡＣＡＴＡＣＡＡＴＴＣＣＡＣＴＧＡＧＡＡＣＡＡＣＡＴＴＡＣＣＴａＣＳＤ３ＧＧＣＴＧＡＡＣＴＧＡＡＡＣＡＡＡＴＧＧＣＡＧＣＡＴＴＴＴＡＧＣＣＡＡＣＡＧＴＣ２㊀结果与分析２.１㊀小麦ＳＯＤ基因家族理化性质特征分析经Ｂｌａｓｔ序列比对㊁除冗余和蛋白结构域筛选后ꎬ共挖掘出１０个ＳＯＤ家族成员ꎬ按照基因在染色体上的初步预测位置及命名指南ꎬ将其分别命名为ＴａＣＳＤ１~ＴａＣＳＤ４㊁ＴａＦＳＤ１~ＴａＦＳＤ４㊁ＴａＭＳＤ１~ＴａＭＳＤ２ꎮ由表２可知ꎬ小麦ＳＯＤ基因家族蛋白质长度１５２~３８２ａａꎬ分子量在１５.１７~４２.８７ｋＤａ之间ꎻ等电点为５.３３~８.８４ꎬ其中仅ＴａＦＳＤ２㊁ＴａＦ￣ＳＤ３为碱性蛋白(等电点大于７)ꎬ其余均为酸性蛋白ꎮ亚细胞定位预测显示ꎬＴａＣＳＤ１㊁ＴａＣＳＤ２蛋白位于细胞质中ꎬＴａＣＳＤ３㊁ＴａＣＳＤ４㊁ＴａＦＳＤ４则位于叶绿体中ꎬ其余５个ＴａＳＤｓ均位于线粒体中ꎮ㊀㊀表２㊀小麦ＳＯＤ基因家族理化性质基因名基因组ＩＤ蛋白质长度/ａａ分子量/ｋＤａ等电点亚细胞定位ＴａＣＳＤ１Ｔａ００１ｄ０２８２３２＿Ｔ００４１６３１６.８２６.２３细胞质ＴａＣＳＤ２Ｔａ００１ｄ０２９１７０＿Ｔ００３１５４１５.１７５.８３细胞质ＴａＣＳＤ３Ｔａ００１ｄ０３１９０８＿Ｔ００１２０６２０.９０５.４５叶绿体ＴａＣＳＤ４Ｔａ００１ｄ００２６１１＿Ｔ００２３０８３２.１１５.３３叶绿体ＴａＦＳＤ１Ｔａ００１ｄ０１４６３２＿Ｔ００１１５２１７.８０６.５８线粒体ＴａＦＳＤ２Ｔａ００１ｄ０３６１３５＿Ｔ００３２８４３２.４３８.８４线粒体ＴａＦＳＤ３Ｔａ００１ｄ０４５３８４＿Ｔ００３２０１２３.０２７.１４线粒体ＴａＦＳＤ４Ｔａ００１ｄ０４５５３８＿Ｔ００１３８２４２.８７５.６３叶绿体ＴａＭＳＤ１Ｔａ００１ｄ０３７８５９＿Ｔ００１２１３２２.８４６.７１线粒体ＴａＭＳＤ２Ｔａ００１ｄ００９９９０＿Ｔ００１２４３２６.４４６.６５线粒体２.２㊀ＴａＳＤｓ基因系统发育关系和分类为了进一步研究双子叶植物和单子叶植物中ＳＯＤ蛋白的系统发育关系ꎬ基于３７个全长蛋白质序列的比对构建系统发育树ꎬ其中包括小麦的１０个序列㊁玉米的３个序列(ＺｍＦＳＤ１㊁ＺｍＣＳＤ１㊁ＺｍＣＳＤ２)㊁谷子的８个序列(ＳｉＣＳＤ１㊁ＳｉＣＳＤ２㊁ＳｉＣＳＤ３㊁ＳｉＣＳＤ４㊁ＳｉＦＳＤ１㊁ＳｉＦＳＤ２㊁ＳｉＦＳＤ３和ＳｉＭＳＤ)㊁水稻的８个序列(ｃＣｕＺｎ－ＳＯＤ１㊁ｃＣｕＺｎ－ＳＯＤ２㊁ＣｕＺｎ－ＳＯＤ－Ｌ㊁ｐＣｕＺｎ－ＳＯＤ㊁ＣｕＺｎ－ＳＯＤ－ＣＣｈ㊁Ｆｅ－ＳＯＤ３㊁Ｆｅ－ＳＯＤ２和Ｍｎ－ＳＯＤ１)㊁拟南芥的８个序列(ＡｔＣＳＤ１㊁ＡｔＣＳＤ２㊁ＡｔＣＳＤ３㊁ＡｔＦＳＤ１㊁ＡｔＦＳＤ２㊁ＡｔＦＳＤ３㊁ＡｔＭＳＤ１和ＡｔＭＳＤ２)ꎮ根据系统发育树ꎬ这３７个ＳＯＤ蛋白可分为两组ꎬⅠ组为Ｆｅ/ＭｎＳＯＤｓꎬⅡ组为Ｃｕ/ＺｎＳＯＤｓꎬ与它们所包含的结构域类型一致(图２)ꎮⅠ组包含１９种ＳＯＤ蛋白ꎬ可进一步分为３个亚组ꎻ在Ⅱ组中ꎬ１８种ＳＯＤ蛋白分为４个亚组ꎮ聚集在同一亚组中的大多数ＳＯＤ蛋白具有较为相同的亚细胞定位(表２)ꎬ例如ꎬ在线粒体的ＦＳＤｓ(ＴａＦＳＤ１㊁ＴａＦＳＤ２㊁ＴａＦＳＤ３)㊁ＭＳＤｓ(ＴａＭＳＤ１㊁ＴａＭＳＤ２)分别聚为ａ㊁ｃ亚群ꎮ此外ꎬ在每个亚组中ꎬ我们发现ＴａＳＤｓ与玉米㊁谷子及水稻的关系比拟南芥更密切ꎮ２.３㊀ＴａＳＤｓ基因结构及保守结构域分析２.３.１㊀ＴａＳＤｓ基因结构与保守基序分析㊀使用ＧＳＤＳ２.０在线工具分析了３５个ＳＯＤ基因组(图２Ａ)的结构信息ꎬ即所有序列中的外显子－内含子数量和分布ꎮ由图２Ｂ可知ꎬ外显子和内含子的数量在单子叶和双子叶植物的基因之间存在较大差异ꎬ外显子的数量为１~９不等ꎮ水稻㊁高粱㊁玉米和小麦的ＳＯＤ基因有１~８个外显子ꎬ拟南芥和油菜的ＳＯＤ基因有７~９个外显子ꎬ而所有ＴａＳＤｓ都具有１~７个内含子和２~７个外显子ꎮ为了更好地了解ＳＯＤ基因家族ꎬ使用ＮＣＢＩ保守域数据库对ＳＯＤ蛋白的保守域进行分析ꎬ并构建所有ＳＯＤ蛋白结构的示意图(图２Ｃ)ꎬ可见ꎬ所有ＳＯＤ蛋白均包含一个超氧化物歧化酶核心结构域(ＰＦ００１９９ꎬＳｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ)和一个超氧化物歧化酶免疫反应结构域(ＰＦ０６６２８ꎬＳｕｐｅｒ￣ｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ￣ｒｅｌ)ꎬ且来自不同物种的ＳＯＤ基因具有高度的序列和基因结构相似性ꎬ揭示了ＳＯＤ基因家族成员之间的进化仍具有保守性ꎮ４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀图１㊀５个物种ＳＯＤ家族系统发育分析图２㊀ＴａＳＤｓ基因家族编码蛋白的基因结构与保守基序分析２.３.２㊀ＴａＳＤｓ基因保守蛋白质基序分析㊀由图３可知ꎬＣＳＤ的所有保守结构域的ｂｉｔｓ值皆大于１ꎬ表明ＴａＳＤｓ蛋白中的８个氨基酸(甘氨酸㊁亮氨酸㊁组氨酸㊁天冬氨酸㊁丝氨酸㊁苏氨酸㊁天冬酰胺和脯氨酸)基序均为保守结构蛋白质基序ꎮ类似的ꎬＦＳＤ包括８个保守氨基酸(缬氨酸㊁脯氨酸㊁酪氨酸㊁丙氨酸㊁亮氨酸㊁谷氨酸㊁丝氨酸和组氨酸)ꎬ而ＭＳＤ则包括ＦＳＤ和铁基的保守金属结合５１㊀第８期㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨林林ꎬ等:小麦超氧化物歧化酶基因家族鉴定及盐胁迫下响应锌钾的表达分析结构域ＤＶＷＥＨＡＹＹꎮ以上结果表明ꎬ小麦ＳＯＤ基因家族中的不同亚家族(ＣＳＤ㊁ＦＳＤ㊁ＭＣＤ)含有其特有的氨基酸序列组成ꎬ且均包括一系列高度保守的活性位点残基ꎬ这些残基可能在催化离子(如Ｆｅ２＋㊁Ｚｎ２＋)的序列特异性结合中发挥作用ꎮ横轴上的数字表示氨基酸的位置ꎬ纵轴上的数字表示蛋白质的保守性ꎬ字母的高度表示其在ｍｏｔｉｆ中出现的频率ꎮｍｏｔｉｆ１㊁ｍｏｔｉｆ３㊁ｍｏｔｉｆ６分别为小麦Ｃｕ/Ｚｎ－ＳＯＤｓ(ＣＳＤ)㊁Ｆｅ－ＳＯＤｓ(ＦＳＤ)㊁Ｍｎ－ＳＯＤｓ(ＭＳＤ)的保守基序ꎮ图３㊀ＴａＳＤｓ基因保守蛋白质基序分析２.４㊀ＴａＳＤｓ基因的染色体定位为了确定ＴａＳＤｓ基因在染色体上的位置及相关基因扩增片段区域ꎬ基于小麦基因组数据库ＩＷＧＳＣ的最新数据ꎬ以９７％的序列映射到染色体以及无法映射到任何染色体的为锚定支架ꎬ结果(图４)显示１０个ＴａＳＤｓ基因中ꎬ除ＴａＦＳＤ４外ꎬ其余９个ＳＯＤ基因均可被定位到小麦染色体上ꎬ且该９个基因不均匀地分布在８个不同染色体臂的远端区域ꎻ其中ꎬＴａＣＳＤ３和ＴａＭＳＤ１聚集成串联重复事件区域ꎬ但这些串联基因在任何其他亚基因组中都没有同源拷贝ꎮ此外ꎬＴａＳＤｓ基因家族扩增和重复之间的关系显示ꎬＴａＦＳＤ２㊁ＴａＦＳＤ３㊁ＴａＦＳＤ１为同源基因ꎻＴａＣＳＤ２㊁ＴａＣＳＤ１㊁ＴａＣＳＤ４为同源基因ꎬ且与ＴａＦＳＤ２㊁ＴａＦＳＤ３㊁ＴａＦＳＤ１构成不同的同源基因组ꎮ这些结果表明ＴａＳＤｓ家族的进化是由片段复制和基因串联事件驱动的ꎮ图４㊀ＴａＳＤｓ基因的染色体定位６１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀２.５㊀ＴａＳＤｓ基因启动子中的顺式元件分析结果(图５)表明ꎬ除一些光照㊁细胞分化调控等基本核心元件外ꎬＴａＳＤｓ还含有激素反应元件(ＡＢＡ㊁ＧＡ㊁ＳＡ㊁Ｍｅ－ＪＡ)以及缺氧或厌氧诱导元件等ꎬ这些顺式作用元件是非生物应激反应的关键组成部分ꎮ例如ꎬＴａＣＳＤ１㊁ＴａＣＳＤ４含有与冷胁迫相关的顺式元件ꎬ而ＴａＦＳＤ３㊁ＴａＦＳＤ４㊁ＴａＣＳＤ４㊁ＴａＭＳＤ２含有水杨酸(ＳＡ)反应元件ꎻＴａＦＳＤ２㊁ＴａＣＳＤ２㊁ＴａＣＳＤ３的启动子特异地含有一个与分生组织表达相关的元件ꎬ表明其可能与分生组织的发育有关ꎮ此外ꎬ在大多数启动子区域内发现了一些转录因子结合位点ꎬ如ＭＹＢ结合位点ꎬ表明ＴａＳＤｓ基因可能受ＭＹＢ转录因子的调节ꎮ总的来说ꎬ同一类别的ＴａＳＤｓ基因可能具有不同的作用方式ꎬ并且不同类别的基因也可能具有协同作用ꎮ图５㊀ＴａＳＤｓ基因启动子的顺式元件分析２.６㊀ＴａＳＤｓ基因在盐胁迫下的表达模式分析由图６可知ꎬ盐胁迫(ＮａＣｌ)和无盐胁迫对照(ＣＫ)条件下ꎬＴａＦＳＤ４㊁ＴａＭＳＤ２㊁ＴａＦＳＤ３在小麦地上部(ｓｈｏｏｔ)和根系(ｒｏｏｔ)中均具有较高的表达水平ꎬ而ＴａＦＳＤ１均不表达ꎮＴａＣＳＤ２仅在盐胁迫０㊁１２㊁２４ｈ的小麦根系中高表达ꎮＴａＭＳＤ１㊁ＴａＣＳＤ４㊁ＴａＣＳＤ１均在小麦根系中表达ꎮ特别的ꎬＴａＣＳＤ３㊁ＴａＦＳＤ２在盐胁迫１２㊁２４ｈ的根系㊁地上部中高表达ꎬ而在盐胁迫０ｈ及对照的根系㊁地上部不表达或极低表达ꎬ初步表明这两个基因可能参与了盐胁迫的调控ꎬ应在后续研究中予以重视ꎮ２.７㊀ＴａＣＳＤ３基因在盐胁迫下及响应锌钾的表达分析根据ＴａＳＤｓ表达谱分析结果ꎬ选择可能参与盐胁迫调控的ＴａＣＳＤ３ꎬ进一步研究其在盐胁迫下的表达水平及响应Ｚｎ㊁Ｋ的表达情况ꎮ由图７可知ꎬ无论在无盐胁迫处理(ＣＫ)还是无盐胁迫处理下的相关锌钾处理(Ｚｎ㊁Ｋ㊁Ｚｎ＋Ｋ)中ꎬＴａＣＳＤ３在小麦根系和地上部中均几乎不表达ꎻ而在１５０ｍｍｏｌ/ＬＮａＣｌ处理下ꎬＴａＣＳＤ３表达水平较ＣＫ显著升高ꎬ增施Ｚｎ㊁Ｋ后其表达水平进一步显著提高ꎬ在同时增施Ｚｎ和Ｋ处理下最高ꎬ即无论是在根系还是地上部中各处理表现为ＮａＣｌ<ＮａＣｌ＋Ｋ<ＮａＣｌ＋Ｚｎ<ＮａＣｌ＋Ｚｎ＋Ｋꎬ且ＴａＣＳＤ３在根系的表达水平明显高于地上部ꎮＴａＣＳＤ３在不同组织中的表达模式与转录组测序结果基本一致ꎬ进一步证实了上述ＴａＳＤｓ基因表达数据的可靠性ꎬ同时表明ＴａＣＳＤ３是响应盐胁迫的指示性ＳＯＤ基因ꎬ同时受Ｚｎ㊁Ｋ正向调控ꎮ７１㊀第８期㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨林林ꎬ等:小麦超氧化物歧化酶基因家族鉴定及盐胁迫下响应锌钾的表达分析图６㊀ＴａＳＤｓ基因在盐胁迫和对照小麦不同部位的Ｈｅａｔｍａｐ分析柱上不同小写字母表示处理间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎮ图７㊀ＴａＣＳＤ３基因在盐胁迫下响应锌钾的表达分析３㊀讨论与结论小麦是世界第二大粮食作物ꎬ对保障人类粮食安全具有重要意义[１１]ꎮ然而ꎬ小麦生长发育及产量易受到土壤盐渍带来的不利影响ꎮ在植物防御系统中ꎬＳＯＤ在清除细胞内过量的活性氧自由基中发挥着重要作用[６－８ꎬ１８]ꎮ已在多种植物物种中进行了ＳＯＤ家族基因的研究ꎬ鉴定小麦ＳＯＤ基因并确定其在盐胁迫响应中的功能可为小麦抗盐育种提供优良的基因靶点ꎮ本研究基于ｐｆａｍ搜索和蛋白质Ｂｌａｓｔ对比ꎬ在小麦品种 西农９７９ 中鉴定出１０个ＳＯＤ基因(ＴａＳＤｓ)ꎬ包括４个Ｃｕ/Ｚｎ－ＳＯＤｓ基因(ＴａＣＳＤｓ)㊁４个Ｆｅ－ＳＯＤｓ基因(ＴａＦＳＤｓ)和２个Ｍｎ－ＳＯＤｓ基因(ＴａＭＳＤｓ)ꎻ这些蛋白质长度在１５２~３８２ａａꎬ分子量在１５.１７~４２.８７ｋＤａꎬ且多为酸性蛋白ꎬ主要分布于线粒体㊁叶绿体㊁细胞质中ꎮＳＯＤ基因的数量因植物而异ꎬ水稻㊁高粱和番茄中往往更少ꎬ这种差异可能８１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀归因于基因重复(串联和节段重复)[７ꎬ１９]ꎮ系统发育分析表明ꎬ５个物种的３７个ＳＯＤ蛋白可以分为Ｆｅ/Ｍｎ－ＳＯＤｓ和Ｃｕ/Ｚｎ－ＳＯＤｓ两组ꎬ其中ꎬ前者包含１９个ＳＯＤ蛋白ꎬ可进一步分为３个亚组ꎻ后者包含１８个ＳＯＤ蛋白ꎬ可分为４个亚组ꎮ此外ꎬ来自单子叶植物(小麦㊁玉米㊁谷子和水稻)和双子叶植物(拟南芥)的ＳＯＤ更倾向于分散分布ꎬ且单子叶植物的ＳＯＤ更易聚集在Ｆｅ/Ｍｎ－ＳＯＤｓ组中ꎬ表明这些基因可能共享共同的祖先基因ꎮ然而ꎬ一些小麦ＳＯＤ与其旁系同源蛋白以外的其他物种的直系同源物表现出密切的系统发育关系ꎬ表明其与这些直系同源物可能起源于共同的祖先ꎬ并在早期基因组变异后分化ꎮ基因结构已被确定为基因家族进化的代表性标志之一[２０]ꎮ本研究结果表明ꎬＴａＳＤｓ的外显子和内含子在单子叶植物和双子叶植物之间亦存在差异ꎬ所有ＴａＳＤｓ都具有１~７个内含子和２~７个外显子ꎮ前人研究也表明ꎬ一个ＳＯＤ基因的祖先拷贝有７个内含子[２１]ꎮ可见ꎬＴａＳＤｓ基因在进化过程中经历了外显子和内含子的变化ꎬ相应的ＴａＳＤｓ含有超氧化物歧化酶结构域ꎮ此外ꎬＴａＳＤｓ的不同亚家族(ＣＳＤ㊁ＦＳＤ㊁ＭＣＤ)有各自特有的氨基酸序列组成ꎬ包含一系列高度保守的活性位点残基ꎮ以上结果表明这些基因在进化过程中是保守的ꎮ基因串联重复事件经常发生在植物进化过程中ꎬ与片段重复事件共同被认为是增加基因家族多样性的关键机制ꎬ而基因重复在ＳＯＤ基因的多样化扩展中亦起着至关重要的作用[２２]ꎮ本研究中ꎬ除ＴａＦＳＤ４外ꎬ其余９个ＳＯＤ基因均被定位到８个不同的染色体上ꎻ发现了串联重复的ＳＯＤ基因对ꎬ即ＴａＣＳＤ３与ＴａＭＳＤ１ꎬ该两基因在任何其他亚基因组中均没有同源拷贝ꎮ一般而言ꎬ单子叶植物基因应在亚基因组中同时具有３个同源拷贝[７]ꎻ然而ＴａＣＳＤ３㊁ＴａＭＳＤ１仅为两个ꎬ这可能是小麦α－型亚基在染色体之间发生易位以及进化过程中基因组多倍化和基因复制的结果[２３]ꎮ基因表达受许多参与各种途径的顺式作用元件和反式作用因子的相互作用调节[８]ꎮ前人研究已经证实ꎬ一些ＳＯＤ基因可被不同的元件途径所诱导ꎬ例如寒冷㊁高温㊁激素[２１ꎬ２４－２５]等ꎮ本研究结果表明ꎬＴａＳＤｓ基因启动子包含各种应激反应元件ꎬ如冷反应㊁厌氧诱导元件ꎻ一些ＴａＳＤｓ启动子还包括ＭＹＢ结合位点ꎬ表明这些ＳＯＤ基因可能受ＭＹＢ转录因子的调节ꎻ此外ꎬ一些ＴａＳＤｓ基因启动子中还发现了一些响应分生组织表达㊁细胞周期调控以及光㊁激素(ＡＢＡ㊁ＳＡ㊁ＧＡ㊁Ｍｅ－ＪＡ㊁ＩＡＡ)反应的元件ꎬ表明ＴａＳＤｓ基因可能通过调节活性氧代谢网络参与植物生长和细胞分化ꎮ矿质养分在提高植物的盐胁迫耐受性方面起着重要作用ꎮ钾(Ｋ)是一种常量营养元素ꎬ在调节植物生理生化中起着重要作用ꎬＫ＋与Ｎａ＋往往共用同类运输蛋白ꎬ因此增加对Ｋ＋的摄取可以降低对Ｎａ＋的吸收ꎬ从而避免盐诱导的氧化应激和相关细胞损伤[２６]ꎮ锌(Ｚｎ)是重要的微量营养物质ꎬ是Ｃｕ/Ｚｎ－ＳＯＤｓ亚家族编码蛋白特殊位点的重要催化物质之一[２７]ꎬ能最大限度地减少盐碱化的有害影响ꎬ降低ＮＡＤＰＨ氧化酶的活性以减少活性氧的产生ꎬ从而减轻膜脂过氧化[２８]ꎮＺｎ㊁Ｋ在基因调控㊁蛋白质合成㊁降低氧化损伤和ＤＮＡ转录中均起着关键作用[２６ꎬ２９]ꎮ本研究中ꎬ基于ＲＮＡ转录组的Ｈｅａｔｍａｐ分析显示ꎬＴａＣＳＤ３基因可能参与盐胁迫的调控ꎻ进一步的ＲＴ－ｑＰＣＲ分析显示ꎬＴａＣＳＤ３在无盐胁迫下不表达ꎬ而在盐胁迫下显著上调表达ꎬ且受Ｚｎ㊁Ｋ的诱导进一步上调表达ꎬ在ＮａＣｌ＋Ｚｎ＋Ｋ处理下表达水平最高ꎮ表明ＴａＣＳＤ３是影响盐胁迫的靶向ＳＯＤ基因ꎬ同时受Ｚｎ㊁Ｋ正向调控ꎮ本研究结果为未来研究小麦ＳＯＤ蛋白在生物过程中的功能奠定了基础ꎬ也为小麦在盐胁迫育种方面的改良提供了理论依据ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀祁伟亮ꎬ孙万仓ꎬ马骊.活性氧参与调控植物生长发育和胁迫应激响应机理的研究进展[Ｊ].干旱地区农业研究ꎬ２０２１ꎬ３９(３):６９－８１ꎬ１９３.[２]㊀ＭａｎｓｏｏｒＳꎬＡｌｉＷａｎｉＯꎬＬｏｎｅＪＫꎬｅｔａｌ.Ｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｐｅ￣ｃｉｅｓｉｎｐｌａｎｔｓ:ｆｒｏｍｓｏｕｒｃｅｔｏｓｉｎｋ[Ｊ].Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓꎬ２０２２ꎬ１１(２):２２５.[３]㊀ＦａｎｇＳＭꎬＨｏｕＸꎬＬｉａｎｇＸＬ.Ｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｐｌａｎｔｓｕｎｄｅｒｓａｌｉｎｅ￣ａｌｋａｌｉｓｔｒｅｓｓ[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２１ꎬ１２:６６７４５８.[４]㊀ＺｈａｏＳＳꎬＺｈａｎｇＱＫꎬＬｉｕＭＹꎬｅｔａｌ.Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｌａｎｔｒｅ￣ｓｐｏｎｓｅｓｔｏｓａｌｔｓｔｒｅｓｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０２１ꎬ２２(９):４６０９.[５]㊀ＬｉＭＰꎬＫｉｍＣＨ.ＣｈｌｏｒｏｐｌａｓｔＲＯＳａｎｄｓｔｒｅｓｓｓｉｇｎａｌｉｎｇ[Ｊ].ＰｌａｎｔＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０２１ꎬ３(１):１００２６４.９１㊀第８期㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨林林ꎬ等:小麦超氧化物歧化酶基因家族鉴定及盐胁迫下响应锌钾的表达分析[６]㊀魏婧ꎬ徐畅ꎬ李可欣ꎬ等.超氧化物歧化酶的研究进展与植物抗逆性[Ｊ].植物生理学报ꎬ２０２０ꎬ５６(１２):２５７１－２５８４. [７]㊀ＬｉｕＪꎬＸｕＬＪꎬＳｈａｎｇＪꎬｅｔａｌ.Ｇｅｎｏｍｅ￣ｗｉｄｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ(ＳＯＤ)ｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｒｅｖｅａｌｓｉｍｐｏｒ￣ｔａｎｔｒｏｌｅｓｉｎｄｒｏｕｇｈｔａｎｄｓａｌｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓ[Ｊ].ＧｅｎｅｔｉｃｓａｎｄＭｏ￣ｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙꎬ２０２１ꎬ４４(３):ｅ２０２１００３５.[８]㊀ＺａｎｇＹꎬＣｈｅｎＪꎬＬｉＲＸꎬｅｔａｌ.Ｇｅｎｏｍｅ￣ｗｉｄｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ(ＳＯＤ)ｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎＺｏｓｔｅｒａｍａｒｉｎａａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓ[Ｊ].ＰｅｅｒＪꎬ２０２０ꎬ８:ｅ９０６３.[９]㊀ＢｏｎｅｔｔａＶａｌｅｎｔｉｎｏＲ.Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ￣ｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｏｌｅｓｏｆＭｎＳＯＤｍｕｔａｎｔｓ[Ｊ].ＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅＲｅｐｏｒｔｓꎬ２０２２ꎬ４２(６):ＢＳＲ２０２２０２０２.[１０]ＺｅｌｋｏＩＮꎬＭａｒｉａｎｉＴＪꎬＦｏｌｚＲＪ.Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅｍｕｌｔｉ￣ｇｅｎｅｆａｍｉｌｙ:ａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅＣｕＺｎ￣ＳＯＤ(ＳＯＤ１)ꎬＭｎ￣ＳＯＤ(ＳＯＤ２)ꎬａｎｄＥＣ￣ＳＯＤ(ＳＯＤ３)ｇｅｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬｅｖｏｌｕｔｉｏｎꎬａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ[Ｊ].ＦｒｅｅＲａｄｉｃａｌＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＭｅｄｉｃｉｎｅꎬ２００２ꎬ３３(３):３３７－３４９.[１１]刘锐ꎬ吴桂玲ꎬ刘晶晶ꎬ等.质量评价体系在小麦产业链融合发展中的作用[Ｊ].麦类作物学报ꎬ２０２０ꎬ４０(１２):１５４４－１５４７.[１２]杨劲松ꎬ姚荣江ꎬ王相平ꎬ等.中国盐渍土研究:历程㊁现状与展望[Ｊ].土壤学报ꎬ２０２２ꎬ５９(１):１０－２７.[１３]ＷｈｅｅｌｅｒＴＪꎬＥｄｄｙＳＲ.ｎｈｍｍｅｒ:ＤＮＡｈｏｍｏｌｏｇｙｓｅａｒｃｈｗｉｔｈｐｒｏｆｉｌｅＨＭＭｓ[Ｊ].Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓꎬ２０１３ꎬ２９:２４８７－２４８９. [１４]ＳａｖａｄｉＳꎬＰｒａｓａｄＰꎬＫａｓｈｙａｐＰＬꎬｅｔａｌ.Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｒｅｅｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｒｕｓｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｗｈｅａｔ(Ｔｒｉｔｉｃ￣ｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ)ｆｏｒｓｕｓｔａｉｎｅｄｆｏｏｄｓｅｃｕｒｉｔｙ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰａｔｈｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ６７(４):７７１－７９１.[１５]ＳｕｎＬＪꎬＬｖＬＪꎬＺｈａｏＪꎬｅｔａｌ.Ｇｅｎｏｍｅ￣ｗｉｄｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＴａＲＲＡｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎｗｈｅａｔ(Ｔｒｉｔｉｃ￣ｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.)[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２２ꎬ１３:１００６４０９.[１６]ＺｈｕＹＸꎬＸｕＸＢꎬＨｕＹＨꎬｅｔａｌ.Ｓｉｌｉｃｏｎｉｍｐｒｏｖｅｓｓａｌｔｔｏｌｅｒ￣ａｎｃｅｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒｏｏｔｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｉｎＣｕｃｕｍｉｓｓａｔｉｖｕｓＬ.[Ｊ].ＰｌａｎｔＣｅｌｌＲｅｐｏｒｔｓꎬ２０１５ꎬ３４(９):１６２９－１６４６.[１７]刘佳月ꎬ郭树娟ꎬ郑昊元ꎬ等.小麦ＴａＧＦ１４ｍ基因的克隆及其盐胁迫响应分析[Ｊ].麦类作物学报ꎬ２０２２ꎬ４２(４):３９１－３９８.[１８]冯坤ꎬ郑青松ꎬ俞佳虹ꎬ等.超氧化物歧化酶的遗传特征及其在植物抗逆性中的研究进展[Ｊ].分子植物育种ꎬ２０１７ꎬ１５(１１):４４９８－４５０５.[１９]ＨｕｏＣＳꎬＨｅＬＳꎬＹｕＴꎬｅｔａｌ.ＴｈｅｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎＮｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍ:ｇｅｎｏｍｅ￣ｗｉｄｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬｃｈａｒ￣ａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎꎬｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｉｎｇａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｉｎｒｅ￣ｓｐｏｎｓｅｔｏｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｔｒｅｓｓ[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２２ꎬ１３:９０４１０５.[２０]ＺｈａｎｇＹꎬＺｈｅｎｇＬＪꎬＹｕｎＬꎬｅｔａｌ.Ｃａｔａｌａｓｅ(ＣＡＴ)ｇｅｎｅｆａｍ￣ｉｌｙｉｎｗｈｅａｔ(ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.):ｅｖｏｌｕｔｉｏｎꎬｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔ￣ｔｅｒｎａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕ￣ｌａｒＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０２２ꎬ２３(１):５４２.[２１]ＨｕａｎｇＨꎬＷａｎｇＨꎬＴｏｎｇＹꎬｅｔａｌ.Ｉｎｓｉｇｈｔｓｉｎｔｏｔｈｅｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅｇｅｎｅｆａｍｉｌｙａｎｄｉｔｓｒｏｌｅｓｉｎｄｅｎｄｒｏｂｉｕｍｃａｔｅｎａｔｕｍｕｎ￣ｄｅｒａｂｉｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓｅｓ[Ｊ].Ｐｌａｎｔｓꎬ２０２０ꎬ９(１１):１４５２. [２２]陈国户ꎬ庞小可ꎬ李广ꎬ等.白菜ＮＡＣ基因家族全基因组鉴定及其应答春化反应的表达分析[Ｊ].南京农业大学学报ꎬ２０２２ꎬ４５(４):６５６－６６５.[２３]ＴｙａｇｉＳꎬＳｉｎｇｈＫꎬＵｐａｄｈｙａｙＳＫ.Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｒｅｖｅａｌｅｄｔｈｅｒｏｌｅｏｆｃａｔａｌａｓｅｓｕｎｄｅｒａｂｉｏｔｉｃａｎｄａｒｓｅｎｉｃｓｔｒｅｓｓｉｎｂｒｅａｄｗｈｅａｔ(ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.)[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０２１ꎬ４０３:１２３５８５.[２４]ＬａｍＢＣＨꎬＢｌｕｍｗａｌｄＥ.Ｄｏｍａｉｎｓａｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｂｌｏｃｋｓｏｆｐｌａｎｔｐｒｏｔｅｉｎｓ[Ｊ].ＴｒｅｎｄｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００２ꎬ７(１２):５４４－５４９.[２５]朱雪天ꎬ黄勇ꎬ卢有ꎬ等.绿豆ＳＯＤ基因的生物信息学分析及盐胁迫下的表达分析[Ｊ].分子植物育种ꎬ２０２３ꎬ２１(１５):４８８６－４８９４.[２６]李明ꎬ冷冰莹ꎬ张晗菡ꎬ等.盐胁迫下调控玉米胞内Ｎａ＋/Ｋ＋比稳定的主要机制与措施[Ｊ].山东农业科学ꎬ２０２１ꎬ５３(６):１３３－１３８.[２７]ＪａｎＡＵꎬＨａｄｉＦꎬＮａｗａｚＭＡꎬｅｔａｌ.Ｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｚｉｎｃｉｎ￣ｃｒｅａｓｅｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｓａｌｔｓｔｒｅｓｓｉｎｗｈｅａｔ(ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.)[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１７ꎬ１１６:１３９－１４９. [２８]ＩｑｂａｌＭＮꎬＲａｓｈｅｅｄＲꎬＡｓｈｒａｆＭＹꎬｅｔａｌ.Ｅｘｏｇｅｎｏｕｓｌｙａｐ￣ｐｌｉｅｄｚｉｎｃａｎｄｃｏｐｐｅｒｍｉｔｉｇａｔｅｓａｌｉｎｉｔｙｅｆｆｅｃｔｉｎｍａｉｚｅ(ＺｅａｍａｙｓＬ.)ｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｋｅｙｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌａｔ￣ｔｒｉｂｕｔｅｓ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｏｌｌｕｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１８ꎬ２５(２４):２３８８３－２３８９６.[２９]ＷａｒａｉｃｈＥＡꎬＡｈｍａｄＲꎬＡｓｈｒａｆＭＹꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇａｇｒｉ￣ｃｕｌｔｕｒａｌｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｂｙｎｕｔｒｉｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｃｒｏｐｐｌａｎｔｓ[Ｊ].ＡｃｔａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅＳｃａｎｄｉｎａｖｉｃａꎬＳｅｃｔｉｏｎＢ Ｓｏｉｌ＆ＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１１ꎬ６１(４):２９１－３０４.０２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀。

MYB111调控拟南芥盐胁迫反应的功能探究引言：盐胁迫是植物生长和发育中常见的一种逆境条件。

受到盐胁迫的拟南芥植株往往会出现生长缓慢、叶片黄化、根系发育不良等症状。

为了应对盐胁迫导致的和稀失水的状况，植物通常会调整其基因表达，提高其逆境耐受性。

据了解，MYB家族是植物中重要的转录因子家族，参与了许多生长发育和应对逆境的过程。

本文旨在探究转录因子MYB111在拟南芥盐胁迫反应中的功能探究。

材料与方法：1. 拟南芥野生型植株及myb111突变体的构建和培育。

2. 盐胁迫处理。

将拟南芥植株分为两组，一组为常规水培，另一组在含有一定浓度的盐液中培育。

3. 测定株高和根长。

通过测量植株的株高和根长，了解盐胁迫对拟南芥生长发育的影响。

4. 比色法测定叶片叶绿素含量。

通过叶片提取液的比色法，测定叶绿素含量以评估拟南芥叶片的叶绿素降解状况。

5. 稀土矿位数法检测相对水分含量。

通过稀土矿位数法，检测盐胁迫下拟南芥叶片的相对水分含量。

结果与谈论：经过盐胁迫处理后，与野生型相比，myb111突变体植株的株聪明显降低，根长也较野生型植株短。

同时，叶片也呈现出明显的黄化现象，叶绿素含量较野生型植株降低，表明其叶片中的叶绿素降解速度加快。

另外，稀土矿位数法结果显示，myb111突变体叶片的相对水分含量较野生型植株低，说明其在盐胁迫下失去了保持相对水分的能力。

这些结果表明，MYB111在拟南芥盐胁迫反应中起到了重要的调控作用。

通过调控其他基因的表达，MYB111可能参与了拟南芥植株的生长发育以及对盐胁迫的适应反应。

例如，MYB111可能调控了感光色素合成相关基因的表达，导致叶绿素含量降低，从而引起叶片黄化。

此外，MYB111可能还调整了拟南芥根系的发育，使得根长较短。

而通过抑止其他逆境耐受相关基因的表达，MYB111可能导致了水分含量下降，从而使植株在盐胁迫下更易受损。

结论：通过对MYB111在拟南芥盐胁迫反应中的功能探究，我们发现该转录因子的调控在拟南芥植株的盐胁迫反应中至关重要。

拟南芥abf3和abf4突变体对ABA和盐胁迫响应刘帅;朱明鲲;刘旭;李玲【摘要】研究拟南芥abf3、abf4突变体和野生型(Col)对ABA和盐胁迫的响应.结果表明:与野生型相比,abf3对ABA的敏感性显著下降.盐胁迫下,abf3、abf4突变体的绿胚率、叶绿素含量、黄化率均低于Col,abf4根长比高于Col,abf3与Col 无显著差异,说明ABF3、ABF4对盐敏感性高于Col,ABF4更为显著.以上结果初步显示:拟南芥同源基因ABF3和ABF4在对外施ABA和盐胁迫响应中发挥不同的作用.%The responses to exogenous ABA and salt stress in ABF3 - and ABF4 - related mutants of Arabidopsis thaliana were investigated, by observation of stomatal sensitivity, relative root length, seed germination rate, green cotyledon rate, chlorophyll content and yellowing rate. Our results showed that stomatal sensitivity and relative root length in mutants are lower than those of wild - type in ABA treatment, but germination rates and green cotyledon rates are higher, and the sensitivity to ABA of abf3 is significantly lower than the wild - type. In the salt treatment, green cotyledon rate, chlorophyll content and yellowing rate in mutants are all lower than the wild - type, and the relative root length of abf4 is higher than the wild - type, which means that abf3 and abf4 are more sensitive to salt stress than wild - type and the sensitivity of abf4 is significantly higher. The preliminary results show that abB and abf4 play different roles in response to exogenous ABA and salt stress in Arabidopsis thaliana.【期刊名称】《华南师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(044)004【总页数】5页(P100-104)【关键词】ABF突变体;ABA敏感性;盐胁迫;干旱【作者】刘帅;朱明鲲;刘旭;李玲【作者单位】华南师范大学生命科学学院,广东省植物发育生物工程重点实验室,广东广州510631;华南师范大学生命科学学院,广东省植物发育生物工程重点实验室,广东广州510631;华南师范大学生命科学学院,广东省植物发育生物工程重点实验室,广东广州510631;华南师范大学生命科学学院,广东省植物发育生物工程重点实验室,广东广州510631【正文语种】中文【中图分类】Q789ABF是一类AREB类转录因子，可以与ABA诱导基因的启动子区域结合调节下游靶基因的表达［1］．2000 年，UNO 等［2］和 CHOI等［3］分别从拟南芥中分离出4种bZIP蛋白，其中ABF1主要参与低温、ABA胁迫的应答反应;ABF3主要受 ABA、高盐、低温、热、氧化胁迫诱导;ABF2/AREB1、ABF4/AREB2则主要参与ABA、干旱、高盐、热和氧化胁迫应答反应［2］．AREBs转录因子特异存在于植物中，超表达和abf4突变体植株，分析它们对ABA和盐胁迫响应特点，揭示ABF3和ABF4的功能差异，为深入研究ABF在ABA信号途径的作用提供依据．1 材料与方法1．1 材料与处理哥伦比亚生态型野生型拟南芥(Columbia，缩写为Col)．拟南芥突变体abf3(SALK 127755)和abf4(SALK 069523)购于拟南芥资源中心(Arabidopsis Biological Resource Center，ABRC)，经本实验室纯化鉴定．ABA处理:种子消毒后，播种于含有不同浓度的ABA的1/2MS固体培养基上，4℃放置2 d，然后在光照培养箱中(昼夜温度为22°/20°，光照周期为16 h/8 h，平均湿度为40% ～60%)培养．盐胁迫处理:种子播种于含有 0、100、200 mmol/L NaCl的1/2MS固体培养基上，4℃同步化处理2 d，然后光照培养箱中(昼夜温度为22°/20°，光照周期为16 h/8 h，平均湿度为40% ～60%)培养．1．2 试验试剂及PCR引物Taq DNA聚合酶、RNA提取试剂TRizol、DNase I(RNAase-free)、One Step RT-PCR试剂盒均购自TaKaRa;引物合成和PCR产物测序由上海英俊公司完成，名称及序列如下:2Bd3-LP(ABF4)5’-GGGTTTTAGGGCTTGGATGCT-3’，2Bd3-R(ABF)5’-TTCACAGGCGCAGAAAATGCT-3’，ABF3-F 5’-TTGATGGTGTGAGTGAGCAGC-3’，ABF3-R 5’-TGGCAAGAGTTGGACGTTGTG-3’，LBa1 5’-TGGTTCACGTAGTGGGCCATCG-3’;其他常规试剂均为国产分析纯．1．3 试验方法1．3．1 RT-PCR检测按照 TaKaRa提供的 TR-izol使用方法提取南芥叶片RNA备用，使用one step RT-PCR对基因的转录产物进行基因表达鉴定．程序:50℃逆转录30 min，94℃终止反应2 min，94℃变性2 min，94℃变性 30 s，60℃退火30 s，72℃延伸70 s，28个循环，72℃延伸5 min．质量分数为1%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物．1．3．2 种子萌发率种子经春比后，在光照条件下培养1 d后，统计萌发率，每12 h统计1次，重复3次．1．3．3 绿胚率统计种子经光照培养16 d统计绿胚率，重复3次．1．3．4 根长比率拟南芥在1/2 MS培养基培养至长出2片子叶(约3 d)，点种在1/2MS固体培养基正常板和含质量分数0．8%蔗糖的1/2MS固体培养基上，平板垂直培养8 d，测量主根长度．1．3．5 气孔开度和开度率测定 3周龄叶片置于气孔开度溶液(KCl 50 mmol/L，CaCl2 50 μmol/L，MES 10mmol/L，pH 6．15)0．5 h，撕下叶片表皮立即放入固定液(V(无水乙醇)∶V(冰醋酸)=3∶1)中为对照叶片．处理叶片置于含10μmol/L ABA的气孔处理溶液1 h后固定，显微镜下拍照记录结果．1．3．6 叶绿素含量测定参照李合生等［4］的方法测定和计算叶绿素含量，单位为mg/g．1．3．7 叶片黄化率统计植株盐处理采用人工浇盐水的方式．选取规格一致的花盆装入质量相同的土，将在光照培养箱中生长至四片子叶的幼苗移栽入土中，每次实验处理中野生系和转基因系均为32株．在第3周，幼苗长到约12片叶时，进行即分别在第1、第 5、第 9 天分别浇 100、200、300 mmol/L 的NaCl溶液0．8 L，处理后第12～15天拍照，统计叶片黄化率．1．3．8 盐胁迫叶片鲜重减少率统计使用1．3．7中的植株，分别在盐处理第1、15天统计叶片莲座叶子鲜重，统计叶片鲜重变化率．1．3．9 数据统计数据结果通过Excel 2003分析，T检验双样本异方差分析．2 结果与分析2．1 突变体的鉴定筛选根据abf3和abf4突变体的基因结构图谱(图1 A)为依据合成基因表达鉴定的引物，通过RT-PCR检测突变体中ABF3，ABF4基因表达的电泳图．abf3和abf4突变体株系中相应突变基因在基因表达鉴定中均表达缺失(图1B)，表明基因组鉴定所得的abf3和abf4突变体植株为单基因缺失表达的纯合子，用于后续生理实验．图1 abf3和abf4突变体的基因结构图谱(A)和分子鉴定(B)Figure 1 Schematic diagram(A)and molecular identification(B)of abf3 and abf42．2 突变体对外施ABA的响应种子在光照条件下培养60 h后，abf3、abf4在没有ABA处理(对照)条件下，其萌发率与Col差别不明显，经 0．1、0．5、1．0 μmol/L ABA 处理的种子，萌发率均高于Col，均表现为对ABA不敏感，说明外源ABA抑制种子萌发通过ABF3和ABF4起作用(图2)．在正常生长条件下，拟南芥各株系绿胚率均为100%;abf3和abf4经1μmol/L ABA 处理16 d，其绿胚率高于Col(图3A)，abf3绿胚率高于abf4植株，表明abf3和abf4显著降低对ABA的敏感性，ABF3基因在响应ABA信号途径中所起的作用比ABF4明显．分析ABA处理12 d后突变体和野生型的根长比率，结果表明，用20μmol/L或50μmol/L ABA处理abf3的根长比率都显著高于Col;而20μmol/L ABA处理的abf4的根长比率与Col没有明显变化，但50μmol/L处理的abf4的根长比率低于Col(图3B)．表明与ABF4比较，ABF3基因的根生长在响应ABA信号途径中起到更关键作用的结果．abf3、abf4叶片经气孔开放乳液浸泡0．5 h后，其叶片的气孔开度均比Col略大，但无明显差异(图4A)．10μmol/L ABA 浸泡1 h处理的 abf3、abf4气孔开率均比Col大，abf4气孔开率变化仅为10%左右．说明 abf3、abf4的气孔对ABA的敏感性低于Col．ABF3、ABF4均参与ABA信号通路对气孔开度的调节，其中ABF4可能比ABF3起到更关键作用．2．3 abf3和abf4突变体对盐胁迫响应在含100 mmol/L NaCl的1/2MS的培养基培养16 d后，与在正常生长条件培养结果相比，abf3和abf4突变体的绿胚率比Col低，abf3对NaCl的相应程度高于abf4(图5)．在150 mmol/L NaCl处理的abf3根长比率比Col高．当NaCl 浓度为200 mmol/L时，abf3的根长比率高于Col，而abf4与Col无明显差异．总之ABF3对NaCl的敏感性．图2 不同浓度ABA处理对abf3和abf4突变体萌发率的影响Figure 2 Effect of applying ABA at different concentration on germination rates in abf3 and abf4 mutants注:图中数据为处理前数据/处理后数据×100%，表3、表5、表7相同图3 不同浓度ABA处理对abf3和abf4突变体的绿胚率(A)和根长比率(B)的影响Figure 3 Effect of applying ABA on green cotyledon rates(A)and relative root length(B)in abf3 and abf4 mutants图4 ABA处理对突变体气孔开度的影响Figure 4 Effect of applying ABA on stomatal aperture in abf3 and abf4 mutants注:气孔开度变化率为处理后气孔开度/处理前气孔开度×100%图5 NaCl处理对突变体的绿胚率(A)和主根长比率(B)的影响Figure 5 Effect of NaCl on green cotyledon rates(A)and relative root length(B)of the ABFmutants and wild-type plantsabf3和abf4突变体在100 mmol/L NaCl处理后叶片的叶绿素含量均大幅度降低，与野生型比较，abf3降低达到极显著水平，说明ABF3、ABF4突变体在拟南芥的抗盐性中发挥重要作用(图6)．拟南芥植株抽薹前在第1、第5、第9天分别用100、200、300 mmol/L 的NaCl溶液进行根处理，3 次处理后第3～6 d，abf3、abf4植株叶片的黄化率均高于Col，且 abf3黄化现象极为明显(表1)．盐处理的同时，称量第1天、第15天植株莲座叶的鲜重，abf3、abf4鲜重比正常条件下培养值明显降低，较Col极为明显(图7)．图6 NaCl处理对突变体叶绿素含量的影响Figure 6 Effectof NaCl on total chlorophyll contents inmutants and wild-type plants表1 盐胁迫下突变体植株叶片黄化Table 1 Yellowing rates of 3-week-old plants under NaCl stress株系黄化率/%Col 9．4 abf3 100．0 abf446．93 讨论目前认为AREB/ABF转录因子属于bZIP转录因子家族中的A亚族，N端含有3个保守的结构域(C1、C2、C3)，C端前端包含1个高度保守的碱性亮氨酸拉链结构，结合DNA和其他蛋白，需要磷酸化修饰被激活［5］．水稻在干旱和高盐胁迫下，存在类似的AREB/ABF调节因子并受到SnRK2磷酸化作用，其中 3个SnRK2基因被 ABA激活［6］．水稻AREB1类似基因TRAB1被SnRK2蛋白激酶家族成员SAPK磷酸化，通过迅速磷酸化响应ABA［7-8］．图7 NaCl处理下突变体叶片鲜重变化率Figure 7 Effect of NaCl on frash weight changing rate in mutants under high salt condition本实验证实在abf3、abf4突变体植株中，叶片气孔不能关闭，对外施ABA信号不敏感．在突变体抗旱性分析实验中，发现abf3、abf4抗旱性均弱于Col植株，表现低抗旱性，可能与ABA的信号转导能力下降有关;KIM等［9］发现超表达ABF3或 ABF4/AREB2诱导ABA的超敏感，可提高转基因植株的抗旱能力，与本实验结果一致．作者推测ABA应答因子如ABF3或ABF4等通过被SnRK2磷酸化调节蛋白活性，而ABF3或ABF4作为转录调节因子结合在rd29B、rab18、ICK1、ABI1等众多基因的启动子区域［9］，调节气孔开闭，控制水分流失，抵御干旱．正常情况下，拟南芥中ABF3、ABF4在根、叶、花以及未成熟的果荚中均有表达，且根中表达量最高，但ABF3在叶中表达微弱，ABF4在叶中表达较高［10］，推测可能也是abf3中，气孔开度变化较abf4大的原因．在种子萌发和幼苗生长阶段，abf3和abf4突变体植株对ABA敏感性(萌发、绿胚)较Col弱，在根长方面，abf3突变株对 ABA敏感性显著降低，而abf4对ABA 敏感性与Col无明显差异;TAKUYA和YOSHIDA 等［11］通过对 abf2、abf3、abf4 单突变、双突变以及三突变的生理表型分析认为在萌发及幼苗生长阶段，转录因子ABF3在ABA信号通路中起到关键作用．abf4对ABA的敏感性可能是由于ABF2与ABF4功能上的互补［12］，与本实验结果基本一致．abf3和abf4突变体对NaCl胁迫的敏感性大于Col，NaCl处理后突变体叶片叶绿素含量降低，黄化率增加，均表现出对盐胁迫的低抗性，其中abf3对盐的抗性较 abf4更低．推测 ABF3、ABF4作为SnRK2的底物被磷酸化，调控下游基因的表达，在这一过程中转录因子ABF3可能起着更关键的作用，有待深入研究．参考文献:［1］洪岚，刘旭，李玲．植物AREB/ABF转录因子及其参与的ABA信号转导［J］．植物生理学报，2011，47(3):211-217．［2］UNO Y，FURIHATA T，ABE H，et al．Arabidopsis basic leucine zipper transcription factors involved in an abscisic acid-dependent signal transduction pathway under drought and high-salinity conditions ［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2000，97:11632-11637．［3］CHOIH，HONG J，HA J，et al．ABFs，a family of ABA-responsive element binding factors［J］．JBiol Chem，2000，275:1723-1730．［4］李合生，孙群，赵世杰，等．植物生理生化实验原理和技术［M］．北京:高等教育出版社，2000．［5］FURIHATA T，MARUYAMA K，FUJITA Y，et al．Abscisic acid-dependent multisite phosphorylation regulates the activity of atranscription activator AREB1［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2006，103:1988-1993．［6］KOBAYASHIY，YAMAMOTO S，MINAMIH，et al．Differential activation of the rice sucrose non fermenting1-related protein kinase2 family by hyperosmotic stress and abscisic acid［J］．Plant Cell，2004，16:1163-1177．［7］KAGAYA Y，HOBO T，MURATA M，et al．Abscisic acidinduced transcription is mediated by phosphorylation of an abscisic acid response element binding factor，TRAB1［J］．Plant Cell，2002，14:3177-3189．［8］KOBAYASHIY，MURATA M，MINAMIH，et al．Abscisic acid-activated SNRK2 protein kinases function in the gene-regulation pathway of ABA signal transduction by phosphorylating ABA response elementbinding factors［J］．Plant J，2005，44:939-949．［9］KANG JY，CHOIH I，IM M Y，et al．Arabidopsis basic leucine zipper proteins that mediate stress-responsive abscisic acid signaling［J］．Plant Cell，2002，14:343-357．［10］KIM S，KANG JY，CHO D I，etal．ABF2，and ABRE-binding bZIP factor，is an essential componentof glucose signaling and its overexpression affects multiple stress tolerance［J］．Plant J，2004，40:75-87．［11］YOSHIDA T，FUJITA Y，SAYAMA H，et al．AREB1，AREB2，and ABF3 are master transcription factors that cooperatively regulate ABRE-dependent ABA signaling involved in drought stress tolerance and require ABA for full activation［J］．Plant J，2010，61:672-685．［12］SCHLOQIPS，NOQUEIA F T，DRUMMOND R，etal．Identification of new ABA and MEJA-activated sugarcane bZIP genes by data mining in the SUCEST dat abase［J］．Plant Cell Rep，2008，27:335-345．。

拟南芥突变体的相关研究遗传学摘要：本文列举了利用正向遗传法对拟南芥突变体的筛选、遗传群体的初步遗传群体及初步遗传图谱的构建和基因的图位克隆、遗传分析及相关基因的功能分析的流程，为拟南芥的研究提供更明确更清晰的思路。

关键词：拟南芥突变体；筛选；图位克隆；功能分析1 拟南芥突变体的筛选拟南芥是十字花科拟南芥属植物，近年来拟南芥以其个体小、生长周期短以及基因组小等特点而成为分子遗传学研究的模式植物。

拟南芥的另一优点是很容易被诱变，目前已从拟南芥中分离得到了几千种突变体，这些突变体的获得为揭示植物生长发育规律起了非常重要的作用。

拟南芥突变体的筛选已成为许多重要理论问题得以解决的前提，而筛选方法是突变体筛选成败的关键。

这里拟南芥耐低钾突变体的筛选为例，介绍一种简单、灵敏、通用的拟南芥突变体的筛选方法。

1.1植物材料诱变以拟南芥为材料，诱变方法如下：称取250mg(约5000粒）野生型种子置于50ml烧杯内并加入25ml 重蒸水，搅拌30 分钟；在4℃，下放置12小时后，把种子转移到盛30ml100mmol/L 磷酸缓冲液（PH6.5）的100ml三角瓶中，加入0.2%（V / V）的甲基磺酸乙酯（EMS），封口后放在水浴（25℃）振荡器上振荡12h。

然后用50ml 蒸馏水漂洗种子4 次，每次15min。

将漂洗好的种子置于4℃下春化3天后种植。

1.2诱变植株培养将经EMS诱变处理后的拟南芥种子（M1）播种于1/4Hoagland 营养液浸透的混有蛭石的营养土中，然后覆膜保湿。

18-22℃、光照强度120umol/m2s-1、光周期16h/8h条件下培养，待种子成熟后分行采收种子。

1.3 突变体的筛选拟南芥种子用0.5 %（v/ v）次氯酸钠加0.1%（v/ v）Tri-tonX-100表面消毒10 分钟，再用无菌水冲洗3遍。

接种前种子与0.4%（w/ v）低熔点琼脂糖混和，然后用吸管将种子吸出，成行地涂于MS 培养基上；将培养皿置于4℃冰箱春化48小时，之后转入光照培养，培养皿垂直放置。

拟南芥突变体的鉴定摘要在真核细胞的细胞核中，基因组DNA缠绕在组蛋白上，形成核小体的结构。

核心组蛋白的末端会发生一系列翻译后水平上的共价修饰，主要包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化和ADP－核糖基化等。

这些共价修饰在染色质的结构与功能及基因的转录调控方面起着重要的作用。

组蛋白的甲基化发生在赖氨酸和精氨酸位点，这些位点的甲基化参与异染色质形成，X染色体失活和基因转录的激活与沉默等许多重要的生物学功能。

早先认为组蛋白上的甲基化是不可逆的。

然而近年来在哺乳动物和酵母中相继发现了许多组蛋白去甲基化酶。

其中最大的一个基因家族是包含有JMJC结构域的组蛋白去甲基化酶家族。

在植物中还没有报道有组蛋白去甲基化酶。

我们通过基因组注释以及序列比对从拟南芥中鉴定出21个编码包含有JMJC结构域蛋白的基因。

并从SALK突变体库中筛选鉴定了相应的T-DNA插入突变体。

利用分子标记，我们筛选出了37个纯合T-DNA插入株系。

给我们以后分析这些基因在植物生长发育中所起的作用打下了坚实的基础。

关键词组蛋白密码, 甲基化，去甲基化，T-DNA插入突变体1 背景介绍1.1 “组蛋白密码”理论与表观遗传学在真核细胞的细胞核中，基因组DNA与组蛋白和非组蛋白相互结合，构成遗传信息的物质载体——染色质。

染色质由其基本单位核小体重复连接而成，每个核小体包含一个组蛋白八聚体（H2A/H2B-H3/H4-H3/H4-H2A/H2B）和围绕其上的两圈超螺旋DNA（146KB），核小体之间通过不同长度的超螺旋DNA和H1组蛋白前后相接。

组蛋白八聚体的成员作为核小体的基本组成元件，在所有真核生物中高度保守。

尽管核心组蛋白均具有一个三螺旋的结构严整的组蛋白折叠区，其两个末端却没有形成固定结构。

然而，这些末端却会发生一系列翻译后水平上的共价修饰，主要包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化和ADP－核糖基化等。

这些共价修饰在染色质的结构与功能及基因的转录调控方面起着重要的作用（1，2）。

拟南芥AP3基因植物表达载体的构建及在烟草中的遗传转化作者：刘彩霞代丽娟刘轶葛晓兰曲冠证来源：《山东农业科学》2016年第02期摘要：拟南芥花器官B类特征基因属于MADS-box基因家族，其中APETALA3（AP3）基因在花瓣和雄蕊中特异性地表达。

为探讨AP3基因在花瓣和雄蕊发育中的功能，本研究从拟南芥（Arabidop.sis thaliana）花序中克隆AtAP3基因构建植物表达载体，并转化烟草（Nicotiana tobacum）。

通过PCR及qRT-PCR分析，表明AtAP3基因成功转入烟草基因组并表达转录。

表型观测显示转基因烟草雄蕊与野生型相比明显变短，说明AP3基因特异性地参与雄蕊的发育并起着至关重要的作用。

关键词：拟南芥；APETALA3（AP3）；转基因；烟草；雄蕊发育中图分类号：S188+.1文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2016）02-0007-05花是被子植物的重要生殖器官。

花器官的发育模型最早源于Coen和Meverowitz对拟南芥和金鱼草的研究，并提出了花发育的“ABC”模型，随后该模型被后人逐步发展为“ABCD”或“ABCE”模型。

典型的花发育具体可分为四轮，分别为萼片、花瓣、雄蕊和心皮，每一轮的发育都受相应基因的特异性调控。

隶属于MADS-box家族的植物花器官B类特征基因在雄蕊及花瓣发育中行使功能。

研究表明，B类功能基因在花器官发育时与C类功能基因共同控制雄蕊发育，同时又与A类功能基因共同调控花瓣发育，当B类功能基因缺失，雄蕊会转化为心皮，花瓣则转化为萼片，形成只有心皮和萼片的不完整花器官。

B类功能基因在植物进化过程中发生了两次基因重复事件，结果在这个亚家族中产生了四个不同的进化系，分别为DEF/AP3（paleoAP3）、GLO/PI、TM6和euAP3。

其中拟南芥经历基因重复后，其B类功能基因产生了属于euAP3进化系成员的APETAIA3（AP3）基因和属于GLO/PI进化系成员的PISTELIATA（PI）基因。

拟南芥耐盐相关基因及其抗盐机理的研究刘金亮（西北师范大学，甘肃兰州730070）摘要：盐胁迫是限制植物生长发育的重要因子之一,目前，土壤盐渍化是世界农业生产面临的严重问题之一，发展耐盐作物是取得粮食产量持续增长的重要手段，但是由于缺乏对作物耐盐的分子机理以及与耐盐有关基因的了解，阻碍了耐盐作物的培育。

近年来，随着分子生物学技术的发展以及对植物盐胁迫应答分子机理研究不断深入，特别是以拟南芥（Arabidopsis thaliana）作为模式植物在盐胁迫条件下离子平衡和植物耐盐反应调节途径的研究，取得了突破性的进展。

发现植物体主要通过调节细胞内外离子平衡和细胞内氧化压力的方式适应盐胁迫。

在植物体受到盐胁迫的影响时，一方面会通过激活细胞质膜上的Ca2+通道，进而激活SOS基因家族中SOS3、SOS2和SOS1基因编码的蛋白发生一系列的偶联反应，同时Atnhx基因家族、Athkt1基因等也参与此过程中离子平衡的调节；另一方面由于植物细胞内活性氧水平上升，氧化压力增加，将导致细胞内与活性氧清除有关的编码蛋白基因激活，降低细胞内氧化压力，以适应盐胁迫。

关键词：拟南芥；盐胁迫；耐盐基因;抗盐机理A View On Salt Tolerance Gene Of the Arabidopsis and MechanismJin-Liang Liu，Han-Qing Feng（Northwest Normal University，GanSu LanZhou730070）Abstract：Salt stress is one of the important plant growth restrictions.currently,soil salinization as a restriction factor is faced by world agricultural production.Hence,engineering crops that are resistant to salinity stress is critical for sustaining food production,however,as the knowledge about the basis of salt-stress signaling and tolerance mechanisms shorted,sets back the development of salt-tolerance to some extent.In recent years,with the development of molecular biology technology and the response of plant under salt stress further studied,Arabidopsis thaliana as a mode plant having been widely studied about its ionic equilibrium and salt resistance reaction adjustment ways under salt stress.we can learn that under salt stress the plant mainly through regulate ions balance and oxidative stress to adapt the environment changing. When the plant is impacted by the stress,on the one hand,the channels of Ca2+existing on the plasma membranes will be activated,as a result,the sos gene families like SOS1,SOS2and SOS1will also be activated and generate a series of coupling reaction,meanwhile Atnhx gene families also involve in this process of the ionic balance;on the other hand,as the ROS increased in the cell,the genes that code proteins to eliminate the ROS will express to reduce oxidative stress.Key words:Arabidopsis thaliana；salt stress；Salt resistance genes and mechanism盐胁迫是限制植物生长发育的重要环境因子之一，植物对盐胁迫的耐受反应是近年来植物研究的一个重点和热点,植物对盐胁迫耐受性的分子生物学研究不仅对于培育耐盐农作物品种具有重要的应用价值,而且也是植物基因表达调控及信号转导等基础理论研究的重要内容（zhu J K,2000；zhu J K,2001）。

盐、干旱胁迫对拟南芥WRKY71基因突变体种子萌发的影响作者：徐金鹏祁亚男于延冲来源：《山东农业科学》2020年第03期摘要：WRKY71是影响拟南芥开花和分枝发育的重要转录因子，而其在种子萌发中的作用尚不清楚。

本研究以拟南芥野生型（Col-0）、WRKY71过表达突变体（D27）和T-DNA插入突变体（wrky71）种子为材料，分析正常条件、盐胁迫、干旱胁迫处理对种子萌发的影响。

结果表明：正常条件下三种材料萌发一致;盐胁迫下尤其是LiCl处理的wrky71种子萌发率优于Col-0，而D27则低于Col-0;干旱胁迫1 d时，D27明显低于Col-0，随后三者的萌发率达到一致。

这说明，D27种子萌发对盐和干旱胁迫较Col-0敏感，而wrky71相对不敏感。

关键词：拟南芥;WRKY71;盐;干旱;突变体;种子萌发中图分类号：S567.210.1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）03-0034-04Abstract WRKY71 is an important transcription factor which regulates the process of flowering and branch development of Arabidopsis， however， its function on seed germination is not clear. In this study， Arabidopsis wild type（Col-0）， WRKY71 overexpression mutant（D27） and T-DNA insertion mutant（wrky71） were used to analyze the effects of normal conditions， salt stress and drought stress on seed germination. The results showed that the germination rates of the three materials were the same under normal condition. Under salt stress， especially under LiCl treatment， the germination rate of wrky71 was higher than that of Col-0， while that of D27 was lower compared with Col-0. The germination rate of D27 was obviously lower than that of Col-0 afterone-day drought stress， then that of different materials was similar. The results indicated that the seed germination of D27 was more sensitive to salt stress and drought stress compared with Col-0，while that of wrky71 was relatively insensitive.Keywords Arabidopsis;WRKY71; Salt; Drought; Mutant;Seed germinationWRKY是近20年来发现的一类植物特异转录因子[1]，因其N端含有近乎绝对保守的WRKYGQK氨基酸序列而得名[2]。

942024.1SINO-OVERSEAS GRAPEVINE & WINE摘 要：在葡萄生产中，盐胁迫是常见的非生物胁迫之一。

在发生盐胁迫时，葡萄的产量与品质常常会降低，因此提高葡萄对盐胁迫的耐受性，已成为葡萄栽培中迫在眉睫的问题。

本文综述了盐胁迫对葡萄生长发育及生理生化影响的研究进展，探讨了葡萄响应盐胁迫的分子机制和缓解盐胁迫的应对措施，并展望了葡萄耐受盐胁迫研究的方向。

以期为葡萄耐盐机理的解析及耐盐品种的选育提供理论依据，为缓解葡萄盐害的栽培技术提供新思路。

关键词：葡萄；盐胁迫；耐盐性中图分类号：S663.1 文献标志码：A DOI ：10.13414/ki.zwpp.2024.01.012收稿日期：2023-08-01基金项目：河北省自然科学基金资助项目（C2022301062）；财政部和农业农村部：国家葡萄产业技术体系（CARS-29）作者简介：牛帅科（1987—），副研究员，博士，研究方向为葡萄栽培。

E-mail:*****************通信作者：王广海（1965—），农艺师，本科，研究方向为葡萄栽培。

E-mail:****************Research Progress of Grape Response to Salt StressNIU Shuaike 1, DONG Xuan 2, ZHAO Yanzhuo 1, CHEN Zhan 1, XUAN Lifeng 1, ZHANG Zhichao 1, YANG Lili 1, WANG Guanghai 1*(1. Shijiazhuang Institute of Pomology, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050064, China;2. COFCO Huaxia Greatwall Wine Co., Ltd., Qinhuangdao 066600, China)2024(1): 94-99Abstract: Salt stress is one of the most common abiotic stresses in grape production. Salt stress often reduces yieldand quality of grapevine, so improving tolerance to salt stress has become an urgent problem in grape industry. This paper reviewed research progress on effects of salt stress on grape growth, physiology and biochemistry, discussed the molecular mechanism of grape response to salt stress and the countermeasures to alleviate salt stress, and prospected research direction of grape tolerance to salt stress. In order to provide a theoretical basis for mechanism analysis of grape salt tolerance and the breeding of salt-tolerant varieties, and provide new ideas for cultivation technology to alleviate salt damage.Key words: grapevine; salt stress; salt tolerance 据报道，全球超过20%的农业用地受盐胁迫危害[1]。

拟南芥Athspr新基因的抗盐性及表达调控研究拟南芥（Arabidopsis thaliana）是一种常用的模式植物，在植物生物学研究中起着重要的作用。

盐胁迫对于植物生长和发育具有严重影响，因此研究植物对盐胁迫的抗性机制具有重要的生物学意义。

近年来，研究人员发现了一种名为Athspr的新基因，并对其进行了抗盐性及表达调控的研究。

研究表明，Athspr基因在拟南芥中具有重要的抗盐性功能。

通过转基因技术，研究人员发现过表达Athspr基因的拟南芥在盐胁迫下呈现出更好的生长状态，根系生长迅速，叶片颜色健康，与野生型相比有更高的存活率。

这表明Athspr基因可以显著提高拟南芥的抗盐性，对于植物的生长和发育起到重要的保护作用。

进一步的研究发现，Athspr基因的表达受到多种内外界因素的调控。

在盐胁迫下，Athspr基因的表达水平显著增加，表明Athspr基因在植物对盐胁迫的应答中发挥着重要的作用。

此外，研究人员还发现ABA（脱落酸）可以促进Athspr基因的表达，说明ABA可能参与了Athspr基因的调控过程。

为了进一步了解Athspr基因的功能机制，研究人员进行了Athspr基因的遗传分析。

他们发现通过敲除Athspr基因，拟南芥的抗盐性显著降低。

这表明Athspr基因对于拟南芥的抗盐性具有重要影响。

此外，研究人员还发现Athspr基因在拟南芥的分化和发育中也发挥了关键作用。

为了进一步探究Athspr基因的功能机制，研究人员进行了转录组测序分析。

他们发现Athspr基因参与了多个关键途径的调控，如离子逆转运、ROS清除和增强抗氧化能力等。

这些结果揭示了Athspr基因在植物抗盐胁迫机制中的重要角色。

总结起来，Athspr基因是拟南芥中一个新发现的抗盐性基因，它可以显著提高植物的抗盐性。

研究人员通过转录组测序分析和遗传分析揭示了Athspr基因的功能机制，发现其在离子逆转运和ROS的清除中发挥了关键作用。

专利名称：拟南芥TIR2基因在提高植物盐胁迫抗性中的应用专利类型：发明专利
发明人：黄金光,蔡慧娴,郑成超
申请号：CN202011472203.2
申请日：20201215
公开号：CN112522308A
公开日：
20210319
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了拟南芥基因在提高植物盐胁迫抗性中的应用。

所述基因的互作蛋白包括IAA4和IAA8，本发明通过基因工程技术获得了拟南芥基因的过量表达载体，并由此获得了拟南芥的过量表达株系，经过筛选后最终获得拟南芥基因过量表达纯合株系；所述拟南芥基因过量表达纯合株系表现为耐盐，具有很好的植物盐胁迫抗性，不仅能够增加种子萌发率和子叶展开率，缩短种子萌发和子叶展开时间，而且可以提高成植物幼苗根系的长度。

本发明通过实验确认了拟南芥基因在提高植物盐胁迫抗性方面具有潜在的应用价值，并为利用拟南芥基因培育耐盐、高产的农作物品种奠定良好的理论和应用基础。

申请人：山东农业大学
地址：271000 山东省泰安市岱宗大街61号
国籍：CN
代理机构：青岛合创知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：王晓晓
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拟南芥AMP1负调控植物对高盐胁迫的反应夏金婵;何金环【摘要】高盐胁迫严重影响植物的生长发育及农作物产量,因此鉴定盐胁迫响应相关基因至关重要.拟南芥的AMP1编码一个推测的谷氨酸羧肽酶,参与植物的生长发育、光形态建成与种子休眠.研究证明了AMP1的一个新功能,它的缺失提高了缺失突变体amp1的抗高盐胁迫的能力,研究证明ampl突变体的强抗高盐胁迫表型一方面是由于在高盐胁迫下amp1突变体比野生型中积累了更多的甜菜碱和脯氨酸降低了突变体细胞的水势,另一方面高盐胁迫条件下amp1突变体中高盐胁迫响应的下游基因RD29A,以及AHA3的表达量也高于野生型,后者可促进Na+的外排;高盐条件能够对植物造成氧化胁迫,研究发现AMP1的缺失还上调了抗氧化相关基因ZAT10/12的表达量,进而降低了在高盐胁迫条件下amp1突变体内过氧化物的积累水平,减轻对细胞的损伤和生长的抑制,这些都提高了amp1突变体的抗高盐胁迫的能力.以上结果证明在拟南芥中AMP1负调控植物对高盐胁迫的反应过程.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2015(031)007【总页数】7页(P76-82)【关键词】AMP1;高盐胁迫;ZAT10/12;RD29A【作者】夏金婵;何金环【作者单位】河南中医学院,郑州450008;河南牧业经济学院,郑州450008【正文语种】中文目前，土壤的盐碱化是农业生产面临的一个严重问题，限制着全球农作物的产量，其中20%的灌溉区域和30%的干旱区域都受到土壤盐碱化的威胁［1］。

有些植物在适应盐生环境时形成了对Na+的外排和区隔化的调节机理，使细胞质内保持较低的Na+浓度以适应盐生环境对植物生长和发育的影响，土壤中Na+过多会引起植物体内离子不平衡、水分亏缺和离子毒害，并且由于不恰当的灌溉和污水的任意排放盐碱化面积还在不断扩大，临海的耕种土地由于暴雨和风的影响盐碱化的速度更快，因此，剖析植物对高盐的应答机制、提高其抗盐能力在农业生产上有重要的理论和现实意义。

拟南芥抗旱突变体的筛选和鉴定张娇娇;江力;杨杰;慈凌坤;卢云峰;曹树青【摘要】The wild-type and mutant lines of Arabidopsis were treated with the mannitol at different concentrations to simulate drought stress to screen drought-resistant mutants by germination capacity analysis. There were two mutant lines as candidates and eventually one stable mutant line vem1 was obtained. The phenotype and biochemical identification showed that the veml was drought-resistant The study provides a basis for the cloning and functional analysis of drought-resistant genes, and it is of important theoretical significance to reveal the molecular mechanisms of the tolerance of plants to drought.%文章采用不同浓度的甘露醇模拟干旱胁迫,以发芽率为筛选指标在拟南芥突变体库中筛选抗旱突变体,筛选出2株候选突变体,最终得到1株稳定突变体vem1,通过表型和生理生化鉴定,确定为抗旱突变体.该研究为抗旱基因克隆及功能分析奠定基础,对于揭示植物抗旱的分子机理具有重要的理论意义.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】5页(P531-535)【关键词】抗旱;突变体;筛选;鉴定;拟南芥【作者】张娇娇;江力;杨杰;慈凌坤;卢云峰;曹树青【作者单位】合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥 230009;合肥师范学院生命科学系,安徽合肥230061;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】Q754干旱是影响植物生长和发育的主要环境因子之一。

1.题目：拟南芥干旱胁迫的分子和生理分析揭示了植物生长对环境适应的初期反应2.背景知识：对由土壤水分亏缺引起的干旱，植物会表现出一系列的抗旱机制，进一步把这些抵抗行为分为干旱逃避和耐干旱两种。

干旱逃避是植物整个生长发育过程不与干旱相遇逃避干旱危害，即在干旱来临前完成生命周期的能力；或植物具有防御干旱的能力，以抵御干旱对植物的有害影响，使植物在干旱下仍能维持正常的生理状态（逆境排外）。

耐干旱是在植物组织低水势下抵抗水分亏缺的能力，植物可以通过代谢反应阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其在逆境下仍保持正常的生理活动。

3.用来检验植物的耐受性和抗性反应的干旱处理方法有很多种：累积干旱（pDr）即水分被抑制一段时间直到可以观察到萎焉症.这种干旱处理方法通常用来确定存活率或检测基因表达的变化。

然而，累积干旱（pDr）处理的一个缺点是，由于土壤水分湿度不能控制，它不能用来比较不同生长特性下不同基因型的行为功能。

为了模拟田间条件和量化干旱反应，可以利用以下方法：可控制的干旱处理，就是使植物处于土壤水分亏缺的恒定水平，对植物非致死干旱反应的基因型和生态型进行评估。

4.材料与方法1.生长条件和干旱处理将拟南芥生态型（哥伦比亚）种子播于湿润的泥炭团中，分层的在4℃放置2天，然后转移至22℃10小时光照(100 μmole m-2 s-1)的培养室里。

实验的最开始，对做干旱处理的泥炭团在播种之前进行称重以确定泥炭团里的水分含量。

可控制的中等干旱条件(mDr)是给植物田间持水量的30%，即200%或每克干土壤含2克水。

5.为了做到这点，制作了一个半自动的系统：一个天平连接在计算机上利用软件来操作，软件使输入的重量直接进入Excel系统，Excel软件运用一系列的方程计算每个称量的泥炭团中的含水量，最终需水量，所需加水量。

每天都需要对泥炭团进行称量，通过计算补充水分，使其维持在田间蓄水量的30%即mDr 水平。

本实验分为三组：第一组播种后（DAS）25天进行上述处理，第二组播种30天后处理，第三组播种35天后处理。

拟南芥缺铜敏感突变体的鉴定分析杜亚琳【摘要】为进一步探明植物缺铜响应机制,利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变、体视显微形态观察和ICP-MS技术对拟南芥(Col)缺铜敏感突变体cds-1进行鉴定分析.结果表明:在缺铜条件下,cds-1的根伸长发育受到抑制,而高浓度铜处理则可使得cds-1根长部分恢复至野生型.除根伸长发育受到抑制外,cds-1根部形态(根毛长度和根直径)与野生型相比也有较大差异.cds-1与野生型植株体内铜含量无显著差异.遗传分析该突变体性状由2对隐性等位基因控制.【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2016(044)008【总页数】4页(P80-83)【关键词】突变体;拟南芥;铜;EMS【作者】杜亚琳【作者单位】农业部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室,东北农业大学园艺学院,哈尔滨150030【正文语种】中文【中图分类】Q944.1铜是植物生长和发育必需的微量元素，诸多代谢过程，如光合作用、线粒体电子传递、呼吸作用、活性氧代谢、细胞壁结构改变及乙烯反应等，均需要铜作为辅助因子［1－2］。

由于其在发育过程中的重要意义，铜动态平衡在植物体内处于精细调控状态。

植物体内铜浓度在不同物种及不同外源铜环境条件下存在差异［3］。

植物体内，铜浓度一般为2～50μg／g，而6μg／g铜浓度足以保证植物正常的生长和发育。

然而当铜浓度低于5μg／g或高于20μg／g时，植物体表现缺铜或铜毒害症状［2］。

缺铜症状在不同土壤类型和作物中表现有所差异，但在有机质土壤生长的植物易表现缺铜症状，如生长速率减缓、叶片颜色变淡、花粉活力减弱、结实率和产量降低等。

缺铜胁迫条件下，植物通过调控铜吸收和转运已经演化获得1个精细调控体内铜动态平衡的机制［45］。

如拟南芥通过提高铜的吸收和获取应对缺铜胁迫。

缺铜胁迫上调拟南芥铜转运蛋白基因的表达，如ZIP2、ZIP4和FRO3等［6－7］。

此外，缺铜胁迫时，在转铜伴侣CCH作用下，在衰老过程中铜在各组织间重新分配［8］。

elf3转录因子-回复什么是elf3转录因子？Elf3（early flower3）是一种转录因子，属于CCT家族（CONSTANS, CONSTANS-LIKE, and TOC1），在植物中起着调控生物钟和光周期调节的重要作用。

Elf3的发现与研究Elf3最早是在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中发现的。

通过对突变体的研究，科学家们发现，elf3突变体在特定的环境因素下表现出早开花的特征。

通过对elf3基因进行定位和分析，他们发现该基因编码一种转录因子。

Elf3的结构和功能Elf3蛋白包含一个核定位信号，使其能够定位到细胞核中，同时具有DNA 结合结构域和转录调节结构域。

Elf3能够与DNA结合并调节下游基因的表达，从而影响植物的生物钟和光周期调节。

Elf3在光周期调节中的作用Elf3在植物的光周期调节中起着重要的作用。

植物通过感受日长来确定适合种子萌发和开花的时机，这一过程受到多个基因的复杂调控。

Elf3能够调控一系列光周期响应基因的表达，从而影响植物的生长发育。

Elf3与植物生物钟的关系植物的生物钟系统是一种内外部信号交互作用的系统，能够调控植物的生物节律和生长发育。

Elf3通过与其他生物钟基因相互作用，参与了植物生物钟的调控。

Elf3的表达水平会受到光照周期的影响，从而调整植物的生物钟。

Elf3对营养信号的响应除了光周期和生物钟调节外，Elf3还能够响应植物的营养信号。

研究发现，Elf3在植物对营养缺乏和盐胁迫等环境胁迫的响应中发挥重要作用。

Elf3能够调控多个基因的表达，从而帮助植物适应不良环境。

Elf3与其他转录因子的相互作用Elf3与多个其他转录因子存在相互作用关系。

例如，Elf3与CCA1（circadian clock associated 1）和TOC1（timing of cab expression 1）相互作用，共同调控植物的生物钟和光周期调节。

此外，Elf3还与其他转录因子如PIF（phytochrome interacting factor）和CO（constans）等相互作用，并对其调节功能起着重要作用。

拟南芥Athspr新基因的抗盐性及表达调控研究盐胁迫作为危害植物生长的逆境胁迫之一,几乎对植物的所有生理生化过程都会产生极大影响。

然而,植物细胞可通过不同信号通路的相互作用,在分子水平来调控不同基因的表达及其产物活性,从而产生各种生理应答,最后使植物细胞适应高盐环境。

植物遭受盐胁迫时,一般通过毒性盐离子的外排、区隔化和长距离运输、分子伴侣HSPs (Heat Shock Proteins)的合成,以及胁迫响应基因的表达等策略适应高盐环境。

在以上应答措施中,分子伴侣如HSPs在逆境胁迫应答中所发挥的功能尤为关键,尤其在热激、干旱、盐及重金属等蛋白易受到损伤的胁迫中,HSPs 可保护植物细胞中具有重要功能的新生蛋白,防止其变性,虽然目前关于HSPs及其在盐胁迫应答耐受机制的研究已取得很多重要进展,但是对于其具体分子机理和所涉及的新基因并未有报道。

本研究以一个新的独角金内酯(Strigolactones, SLs)相关的拟南芥Athspr (Arabidopsis thaliana heat shock protein-related)基因及其T-DNA插入的盐敏感性突变体作为研究对象,采取常规形态学比较、生理生化技术、生物信息学、基因克隆、RT-PCR(Reverse transcription polymerase chainreaction)/QRT-PCR (Quantitative real-time reverse transcription polymerase chain reaction)、Western-blot、基因工程等手段,通过Athspr突变体的表型和盐耐受性分析、Athspr基因的时空表达模式分析、Athspr基因的互补、过表达和RNAi (RNA interference)干扰研究、以及正常和盐胁迫条件下野生型和突变体中盐胁迫相关基因的表达模式研究,揭示出Athspr基因可能的部分耐盐机制。