农业生物技术学报

作者：孙瑞芬, 张艳芳, 聂利珍, 牛素清, 韩平安, 耿牡丹, 常悦, 唐宽刚

单位：1 内蒙古自治区农牧业科学院,呼和浩特 010031; 2 内蒙古农业大学 园艺与植物保护学院,呼和浩特 010011; 3 内蒙古自治区园艺研究院,呼和浩特 010010

关键词：向日葵,AP2 (APETALA2)/ERF超家族,干旱应答元件结合蛋白A5基因(HaDREBA5),胁迫应答,过表达,

基金：内蒙古自治区自然科学基金(2017MS(LH)0312)

干旱应答元件结合蛋白(dehydration-responsive element binding protein, DREB)属于乙烯响应因子(ethylene response factor, ERF)家族的一个亚族,克隆和研究DREB基因家族的功能,有助于揭示AP2 (APETALA2)/ERF超家族转录因子调控向日葵(Helianthus annuus)响应生物及非生物逆境胁迫的作用机理。本研究以盐诱导的向日葵差异表达基因中获得的已知序列为基础,扩增HaDREBA5的3′和5′末端序列,拼接后得到全长cDNA序列847 bp (GenBank No. MH085932);其开放阅读框为468 bp,编码155个氨基酸,预测其编码蛋白的等电点为5.21,分子量为37.5 kD;氨基酸序列含有1个保守的AP2/ERF结合结构域,其中包含保守的YRG元件和WLG基序,且AP2/ERF内第14和19位氨基酸分别为缬氨酸和谷氨酸,因此为DREB亚家族成员;对拟南芥(Arabidopsis thaliana) AP2/ERF超家族转录因子的进化分析进一步表明,该转录因子属于DREB亚家族的A5组。Blast分析表明,该基因与已报道的多种植物ERF家族成员的核苷酸序列及推导的氨基酸序列具有较高的一致性。以全长cDNA序列为基础克隆HaDREBA5全长gDNA序列,gDNA序列自起始密码子至终止密码子长度为468 bp (GenBank No. MH085933),全序列无内含子。qRT-PCR分析显示,HaDREBA5基因可受病原菌、机械损伤、低温、NaCl和水杨酸胁迫诱导表达,且表现不同的表达模式;HaDREBA5在向日葵根、下胚轴和叶中均有表达,且具有器官表达特异性。亚细胞定位分析表明其定位于洋葱(Allium cepa)表皮细胞的细胞核。HaDREBA5过表达可增强烟草(Nicotiana tabacum)植株对低温、干旱和盐胁迫的耐受性;NaCl胁迫下,转基因烟草中可溶性蛋白、叶绿素和脯氨酸(proline, PRO)含量增加,过氧化物酶(peroxidase, POD)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性提高;胁迫相关基因P5CS (Δ′-pyrroline-5-carboxylate synthetase)、POD、MnSOD和GuZnSOD上调表达。HaDREBA5基因的克隆及功能研究有助于了解向日葵的抗逆分子机制,为向日葵或其他作物抗逆育种提供基因资源和参考依据。

来源：2021年第5期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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