农业生物技术学报

作者：俞键烽, 洪家都, 赵爽, 李笑眉, 温丹丹, 程龙军

单位：浙江农林大学 林业与生物技术学院/亚热带森林培育国家重点实验室,杭州 311300

关键词：巨桉,锌指蛋白(ZFP),乙烯响应元件结合因子相关两亲抑制(EAR)基序,非生物逆境,基因表达,

基金：浙江省农业(林木)新品种选育重大科技专项(2021C02070-6)

桉树(Eucalyptus spp.)是我国南方栽培的重要速生用材树种,但其抗逆性较差。含有乙烯响应元件结合因子相关两亲抑制(ethylene-responsive element binding factor-associated amphiphilic repression, EAR)基序的锌指蛋白(zinc finger protein, ZPF)转录因子成员被证明广泛参与植物对低温、高温、干旱和高盐等非生物逆境响应。本研究在全基因组范围内鉴定巨桉(Eucalyptus grandis) C2H2型ZFP的基础上,进一步分析含有EAR基序的EgrZFP-EAR成员。对这些基因的进化关系,所含EAR基序类型、数量,染色体定位和基因复制情况,以及基因、蛋白序列结构,启动子上的顺式作用元件等进行了分析。并利用转录组数据及qRT-PCR分析了EgrZFP-EAR在不同组织及低温(4 ℃)、高温(42 ℃)、干旱、NaCl (300 mmol/L)、ABA (100 μmol/L)和MeJA (100 μmol/L)处理下的表达模式。结果表明,巨桉中共含有118个C2H2型ZFP,其中57个为EgrZFP-EAR成员,包括54个Q-型和3个非Q-型C2H2型ZFP;EgrZFP-EAR中所含EAR基序有3种类型：LxLxL、DLNx(x)P及二者的重叠型。其中含LxLxL类型的EAR基序数量最多,共98个。基因组复制、串联重复及区段重复在这些基因扩张过程中都发挥了作用。EgrZFP-EAR启动子上分布着如逆境响应元件(stress responsive element, STRE)、干旱响应元件(dehydration responsive element, DRE)、干旱诱导的MYB结合位点(MYB-binding site, MBS)和低温响应元件(low temperature responsive element, LTRE)等多种逆境响应元件以及ABA响应元件(ABA-responsive element, ABRE)和MeJA响应元件CGTCA-motif、TGACG-motif等激素响应元件。组织表达模式大致分为4个类型：茎尖和幼叶高表达型、韧皮部高表达型、成熟木质部高表达型以及韧皮部、未成熟和成熟木质部均高表达型。而在4 ℃不同时间(2, 6,12, 24, 48 h)处理的巨桉幼苗叶片中,EgrZFP-EAR基因的表达分为3种类型：持续诱导型、先升后降型和低温抑制型。高温、干旱、NaCl和ABA、MeJA处理的巨桉幼苗叶片中,来自于不同亚类的12个EgrZFP-EAR基因对不同逆境因子也有不同响应。总之,EgrZFP-EAR基因响应逆境的种类和模式有很大差异,表明了其在非生物逆境胁迫下功能的复杂性。本研究结果为进一步揭示桉树的抗逆分子机制,挖掘抗逆基因资源,进行分子辅助育种提供参考。

来源：2024年第8期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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