ERF类转录因子OPBP1的功能研究

论文摘要

乙烯应答因子（Ethylene Responsive Factors,ERFs）是植物特有的转录因子,具有一个保守的DNA结合域。ERF转录因子参与植物的发育、代谢、抗病、以及对高盐、低温、干旱等非生物胁迫相关的应答过程。近年对植物不同信号途径的研究表明,植物对胁迫的应答过程是一个多途径参与的复杂调控过程,对不同信号途径间相互作用的研究是当前植物抗逆研究的热点之一。 OPBP1是通过酵母单杂交的方法从烟草中获得的ERF类转录因子。Northern杂交及RT-PCR结果显示OPBP1可被病原菌烟草黑胫病菌和野火病菌,植物激素乙烯、茉莉酸甲酯,激发子隐地素,蛋白合成抑制剂环已酰亚胺以及NaCl诱导表达,这表明受多种因素诱导的OPBP1基因可能参与了植物生物胁迫和非生物胁迫应答过程,并且是一个早期表达的基因。通过OPBP1基因与绿色荧光蛋白基因的融合,分析表明融合的OPBP1蛋白能定位于细胞核。采用凝胶阻滞的分析方法,明确了原核表达的OPBP1蛋白可与含GCC盒的DNA序列特异结合。通过转基因烟草的研究证明超表达OPBP1提高了PR-5d和PR-1a基因的表达。超表达OPBP1基因的烟草植株增强了对烟草黑胫病和野火病菌的抗性,与之相反抑制表达OPBP1的反义植株,对这两种病原菌表现出更感病。在耐胁迫方面,增强表达OPBP1基因的烟草从种子萌发、幼苗发育一直到苗期,对盐胁迫的耐受性都有所提高,并且在盐胁迫后的恢复更快,表现为种子萌发数、保持绿叶的苗数以及生物量都较多;转基因烟草植株还增强了对紫外UV-B耐受性。相反,与野生型烟草比较,抑制表达OPBP1基因的烟草对外界胁迫更敏感。 另外,超表达OPBP1基因的水稻植株增强了对稻瘟病菌的抗性。超表达OPBP1基因水稻植株也提高了对盐胁迫的耐受性和受盐胁迫后的恢复能力、提高水稻对百草枯的耐受性。对基因的表达分析表明OPBP1基因的超表达能提高一些参与盐胁迫信号途径的下游的基因,例如:wsi18,OsNHX1,OsP5CS以及OsGSTul的表达。 这些结果表明,作为转录因子,OPBP1可能同时参与了植物对生物胁迫和非生物胁迫的途径。但超表达水稻植株抗病性及对外界胁迫耐受性的提高,是否真正为OPBP1基因的生物学功能,还有待进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物胁迫与非生物胁迫相关转录因子的研究现状
• 1.2 ERF类转录因子的研究进展
• 1.2.1 ERF类转录因子的结构特征与功能
• 1.2.2 ERF域与GCC盒
• 1.2.3 ERF蛋白的生物学功能
• 1.2.4 ERF类转录因子转录活性的调控
• 1.2.5 ERF类转录因子的靶基因
• 1.3 渗调蛋白及基因
• 1.4 植物耐盐机制研究进展
• 1.4.1 渗透胁迫和渗透平衡
• 1.4.2 离子胁迫和离子平衡
• 1.4.3 氧化胁迫和解毒
• 1.5 研究的目的和意义
• 第二章 OPBP1基本特性分析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 生物材料
• 2.1.2 酶及化学试剂
• 2.1.3 引物合成与测序
• 2.1.4 OPBP1序列分析
• 2.1.5 OPBP1的亚细胞定位
• 2.1.6 OPBP1与GCC盒的结合
• 2.1.7 OPBP1的表达分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 OPBP1序列分析
• 2.2.2 OPBP1定位于细胞核
• 2.2.3 OPBP1融合蛋白能与GCC盒特异结合
• 2.2.4 OPBP1基因受激素、生物或非生物胁迫诱导表达
• 2.3 讨论
• 第三章 OPBP1基因的烟草转化和功能分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 生物材料
• 3.1.2 酶及化学试剂
• 3.1.3 引物合成与测序
• 3.1.4 植物表达载体的构建
• 3.1.5 烟草转化
• 3.1.6 病原菌接种
• 3.1.7 烟草的盐处理
• 3.1.8 烟草的干旱胁迫处理
• 3.1.9 烟草的UV处理
• 3.1.10 PCR和RT-PCR分析
• 3.1.11 Northern杂交分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 转OPBP1基因植株的获得
• 3.2.2 超表达OPBP1基因能诱导PR基因的表达
• 3.2.3 增强表达OPBP1基因能提高烟草的抗病性
• 3.2.4 超表达OPBP1转基因烟草提高了对盐胁迫的耐受性
• 3.2.5 超表达OPBP1基因提高植株盐胁恢复生长能力
• 3.2.6 OPBP1转基因烟草对其它非生物胁迫的耐受性
• 3.3 讨论
• 第四章 OPBP1基因的水稻转化与功能分析
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 生物材料
• 4.1.2 酶及化学试剂
• 4.1.3 引物合成与测序
• 4.1.4 植物表达载体的构建
• 4.1.5 水稻转化
• 4.1.6 病原菌接种
• 4.1.7 水稻的盐处理
• 4.1.8 水稻的百草枯处理
• 4.1.9 RT-PCR分析
• 4.1.10 Northern杂交分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 OPBP1基因的转化载体构建和超表达转基因植株的获得
• 4.2.2 OPBP1基因在超表达水稻植株中的组成性表达
• 4.2.3 超表达OPBP1水稻植株提高对稻瘟菌的抗性
• 4.2.4 超表达OPBP1水稻植株增强对盐胁迫的耐受性
• 4.2.5 超表达OPBP1水稻植株提高对百草枯的抗性
• 4.2.6 OPBP1基因超表达能诱导相关基因的表达
• 4.3 讨论
• 4.4 全文小结
• 参考文献
• 致谢