[目的]MYB基因家族作为植物中最大的转录因子家族之一,在抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用.克隆陆地棉MYB转录因子基因GhMYB108,并进行表达分析,验证其在干旱胁迫响应中的作用,为进一步研究GhMYB108调控陆地棉耐旱的分子机制奠定基础.[方法]根据干旱转录组数据分析,确定GhMYB108为干旱响应基因;运用聚合酶链式反应(PCR)从陆地棉根系cDNA中扩增目的基因;对GhMYB108进行基因结构特征、预测基因序列信息以及系统进化关系等生物信息学分析;利用Plant Care网站对获得的基因启动子序列进行分析;在不同逆境胁迫条件下,对GhMYB108的表达特性进行qRT-PCR分析;通过亚细胞定位确定GhMYB108蛋白在细胞中的位置;利用酵母试验验证其转录活性;使用病毒诱导的基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)沉默GhMYB108,并用qRT-PCR检测基因沉默效率.观察沉默株系在干旱处理前后的表型变化,并统计存活率,采用试剂盒测定相关生理生化指标;通过对棉花叶片喷施ABA与氟啶酮试验来分析GhMYB108与ABA的关系.[结果]从陆地棉中克隆了GhMYB108(Gh_A10G1563),其全长879 bp,编码292个氨基酸,其蛋白质相对分子量为33.288 kD,等电点为6.037,多重序列比对和保守结构域分析,发现GhMYB108含有2个高度保守的MYB结合结构域,属于典型的R2R3型MYB转录因子.不同物种亲缘关系分析发现,GhMYB108与AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2的同源性较高,属于同一亚族,且已有研究发现AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2与干旱或ABA信号通路相关.GhMYB108定位于细胞核,且具有转录激活活性.在干旱和对照植株中,GhMYB108均在根中表达量最高,茎中表达量最低,并且受自然干旱、18％PEG 6000模拟干旱、盐胁迫和低温等非生物胁迫诱导表达.GhMYB108 沉默之后,在自然干旱条件下,沉默植株出现临界表型,与对照相比,其萎蔫更严重,且存活率降低,一些生理生化指标也发生显著变化,如叶片失水率加快,丙二醛含量升高,叶片相对含水量和脯氨酸含量减少,过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性降低,且通过DAB与NBT染色发现植物体积累了更多过氧化氢(H202)和超氧阴离子(02-).通过对棉花叶片喷施激素ABA或氟啶酮发现GhMYB108可受ABA信号的正调控.[结论]GhMYB108正调控棉花抗旱性,且受ABA信号的正调控.

陆地棉;MYB转录因子;非生物胁迫;ABA

刘瑞达;葛常伟;王敏轩;申延会;李朋珍;崔子倩;刘瑞华;沈倩;张思平;刘绍东;马慧娟;陈静;张桂寅;庞朝友

河北农业大学/棉花生物学国家重点实验室河北基地,河北保定071001;中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室,河南安阳455000;新疆农业科学院经济作物研究所,乌鲁木齐830000

中国农业科学

[1]刘瑞达;葛常伟;王敏轩;申延会;李朋珍;崔子倩;刘瑞华;沈倩;张思平;刘绍东;马慧娟;陈静;张桂寅;庞朝友-.陆地棉转录因子基因GhMYB108的克隆及其在抗旱中的作用)[J].中国农业科学,2022(10):1877-1890

GhMYB108,A10G1563,AtMYB108,AtMYB78,AtMYB2

陆地棉,基因家族,逆境胁迫,表达分析,干旱胁迫响应,耐旱,转录组数据,干旱响应,响应基因,聚合酶链式反应,根系,cDNA,目的基因,基因结构,基因序列信息,系统进化,进化关系,生物信息学分析,Plant,Care,基因启动子,启动子序列,胁迫条件,表达特性,qRT,亚细胞定位,酵母,转录活性,病毒诱导的基因沉默,virus,induced,gene,silencing,VIGS,株系,旱处理,试剂盒,生理生化指标,棉花,花叶,ABA,氟啶酮,全长,bp,相对分子量,kD,等电点,序列比对,保守结构域,结合结构,R2R3,亲缘关系分析,同源性,细胞核,转录激活活性,植株,自然干旱,PEG,盐胁迫,非生物胁迫,诱导表达,萎蔫,失水率,丙二醛含量,叶片相对含水量,脯氨酸含量,过氧化氢酶,CAT,POD,DAB,NBT,植物体,H202,超氧阴离子,喷施激素,可受,正调控,抗旱性

0.292115