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在非生物胁迫中,高盐、干旱和水涝是植物生长和作物生产最重要的限制因子。植物激素ABA在植物生长和发育方面起着重要的作用,它参与了多种非生物胁迫的信号转导途径。胁迫应答基因的表达是通过不同的转录因子来调节,最近研究已经证实MYB-(R1)R2R3、AP2/EREBP、WRKY等多种转录因子在调节植物应对不同胁迫时有重要的作用。已经有研究报道了DRREB2A、DREB2B等DREB家族的转录因子广泛参与了ABA、干旱、高盐、低温等非生物胁迫的应答。在前期的研究工作中,我们发现ABA和活性氧处理能够诱导DREB2E基因表达的变化,但是其在植物逆境胁迫适应中的作用尚未见报道。
为了进一步研究DREB2E基因的功能,本研究构建载了DREB2E的超表达和RNAi转基因阳性植株。以此为材料,外施ABA、H2O2、NaCl、甘露醇等观察其幼苗生长以及根生长的表型,发现ABA、H2O2、NaCl、甘露醇均对超表达转基因植株与RNAi转基因植株的萌发率、子叶生长发育、主根长度以及侧根数目产生影响,因此我们推测DREB2E基因广泛参与了拟南芥应对多种非生物胁迫的反应。
通过气孔、失水以及远红外实验,我们观察到DREB2E超表达植株的叶面温度低于野生型,失水率与气孔开度也显著大于野生型,而RNAi植株在气孔开度、失水率和叶面温度与野生型相比无明显差异,因此我们预测DREB2E基因参与了拟南芥气孔运动的调节过程。
同时我们获得了DREB2E的GUS转基因阳性植株,对DREB2E基因在拟南芥的不同组织中的表达进行了分析,发现该基因在幼嫩植物的根、叶、花中都有表达,而在成熟植株的茎和果荚中没有表达。
通过半定量RT-PCR检测了ABA下游相关基因的表达量,发现在DREB2E RNAi植株中RD29B基因表达量发生下降,从而预示着在非生物逆境胁迫条件下,DREB2E基因与RD29B基因发生了某种协同作用。
利用半定量RT-PCR技术检测DREB2E基因与RD29B基因关于ABA和H2O2胁迫浓度时间的依赖性,发现随着ABA处理时间的增加,DREB2E基因与RD29B基因均发生上调。而随着H2O2处理时间的增加DREB2E基因发生下调,但是RD29B基因却没有发生明显的变化,预示着DREB2E基因与RD29B基因参与了ABA的信号转导途径。
从以上所有实验我们得出结论,DREB2E基因广泛参与了逆境非生物胁迫的应答,DREB2E可能通过调控RD29B等下游基因,参与了ABA介导的转录调控和非生物胁迫应答过程。