木豆(Cajanus cajan)是药食两用的木本豆科植物,含有丰富的活性物质,具有极高的经济价值.包括干旱和病害在内的非生物和生物胁迫是造成木豆减产和品质下降的重要因素,因此,挖掘木豆抗逆关键基因并分析其功能是木豆育种研究的重点.作为MYB(v-myb avian myeloblastosis viral)家族转录因子中的重要成员,MYB-related(MYB-R)亚家族基因被认为在逆境胁迫中发挥着重要作用.本研究通过生物信息学方法,利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)MYB-R亚家族基因在木豆基因组中进行序列比对,筛选出48个CcMYB-R家族基因(CcMYB-R1～CcMYB-R48).转录组数据分析发现,CcMYB-R48基因在脱落酸(abscisic acid,ABA)与茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)胁迫处理下都显著上调表达且表达量较高,说明其可能在木豆的抗逆应答和激素诱导下发挥重要功能.克隆并分析CcMYB-R48基因发现,其具有1个典型的MYB功能域,与拟南芥AT1G19000、AT1G74840同源性较高.实时半定量PCR(semi-quantitative RT-PCR,SqRT-PCR)检测发现,CcMYB-R48在干旱胁迫6和12 h的条件下均显著上调表达,而在高温胁迫6和12 h的条件下则无差异,说明其可能参与木豆抵御干旱的过程.构建CcMYB-R48过表达载体,并利用木豆瞬时转化系统在木豆植株中过表达CcMYB-R48,结果显示,在干旱条件下,过表达植株具有较低的死亡率(19.44％),其电导率、丙二醛(malondialdehyde,MDA)和过氧化物酶(peroxidase,POD)含量均显著低于对照植株,表明CcMYB-R48能够增强木豆的抗旱能力.本研究对进一步探究木豆CcMYB-R亚家族基因及其抗旱机制,开展分子抗逆育种工作都具有重要意义.

木豆;MYB-related亚家族;转录组分析;干旱胁迫;功能验证

张修齐;董碧莹;宋治华;杜婷婷;李娜;薛婧怡;曹红燕;王天翼;宋洋波;孟冬;杨清

北京林业大学林学院/森林培育与保护教育部重点实验室,北京100083;青海大学农牧学院,青海810016;北京林业大学树木发育与基因编辑研究院,北京100083

农业生物技术学报

[1]张修齐;董碧莹;宋治华;杜婷婷;李娜;薛婧怡;曹红燕;王天翼;宋洋波;孟冬;杨清-.木豆MYB-related亚家族基因鉴定及干旱胁迫下CcMYB-R48的功能解析)[J].农业生物技术学报,2022(09):1698-1712

CcMYB,R48,AT1G19000,AT1G74840

木豆,related,亚家族,家族基因,基因鉴定,干旱胁迫,功能解析,Cajanus,cajan,药食两用,木本,豆科植物,活性物质,非生物和生物胁迫,减产,抗逆,关键基因,育种研究,myb,avian,myeloblastosis,viral,逆境胁迫,生物信息学方法,拟南芥,Arabidopsis,thaliana,序列比对,R1,转录组数据,脱落酸,abscisic,acid,ABA,茉莉酸甲酯,methyl,jasmonate,MeJA,胁迫处理,激素诱导,重要功能,功能域,同源性,半定量,semi,quantitative,SqRT,高温胁迫,过表达载体,瞬时转化,转化系统,过表达植株,电导率,malondialdehyde,peroxidase,POD,抗旱能力,抗旱机制,育种工作,转录组分析,功能验证

0.321584