小麦镉胁迫响应基因TaMYB1的功能分析

作     者：张怡 张心如 张金珂 胡利宗 上官欣欣 郑晓红 胡娟娟 张聪聪 穆桂清 李成伟 ZHANG Yi;ZHANG Xin-ru;ZHANG Jin-ke;HU Li-zong;SHANGGUAN Xin-xin;ZHENG Xiao-hong;HU Juan-juan;ZHANG Cong-cong;MU Gui-qing;LI Cheng-wei

作者机构：周口师范学院植物遗传与分子育种重点实验室周口466001 河南省作物育种与生物反应器重点实验室周口466001 河南工业大学粮油食品学院郑州450000 

出 版 物：《生物技术通报》 (Biotechnology Bulletin)

年 卷 期：2024年第40卷第1期

页      面：194-206页

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32102487,32001921) 河南省科技攻关项目(232102111094) 河南省高校大学生创新创业训练计划(202210478011)。 

主　　题：小麦 非生物胁迫 镉 酵母 病毒诱导的基因沉默 

摘      要：【目的】MYB家族成员在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等方面发挥重要调控作用,然而,小麦MYB转录因子在重金属镉(Cd)胁迫中的生物学功能研究较少。挖掘小麦Cd胁迫应答相关基因,阐明其在Cd胁迫中的生物学功能,为耐/低Cd小麦品种的选育奠定基础。【方法】构建Cd胁迫小麦根系酵母cDNA文库,筛选获得Cd胁迫应答基因,利用荧光定量PCR技术检测Cd胁迫条件下小麦不同组织中Cd胁迫应答基因的相对表达量;利用病毒诱导的基因沉默对该基因进行功能验证,检测对照和沉默植株的Cd含量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活力等生理生化指标。此外,对Cd胁迫应答基因及其在小麦和其他物种中的同源基因进行生物信息学分析(系统进化关系、序列特征和表达谱)。【结果】Cd胁迫主要抑制小麦根系发育,在添加0.002 mol/L Cd的酵母培养基上筛选Cd胁迫小麦根系酵母cDNA文库获得18个耐Cd转化子,其中5个转化子编码TaMYB1蛋白,转化TaMYB1酵母菌株在高Cd培养基中生长良好,而对照则明显受到抑制。RT-qPCR结果表明,TaMYB1在小麦幼苗中响应Cd胁迫。与对照相比,TaMYB1沉默植株中TaMYB1表达量明显下降,且根系和叶片Cd含量显著低于对照植株,叶绿素含量、SOD、POD活性高于对照植株,MDA含量则低于对照植株。同时,生物信息学分析发现,TaMYB1属于1R-MYB家族成员,具有高度保守的MYB和CC结构域,其包含7个外显子和6个内含子,在拔节期中期的花序和成熟期的花序表达最高,在灌浆前期种子和灌浆中后期种子中表达量最低。【结论】TaMYB1在小麦响应Cd胁迫应答中发挥重要作用。