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      大豆GmWIN1-6轉(zhuǎn)錄因子的鑒定、表達(dá)分析及鹽脅迫響應(yīng)

      2021-05-15 09:27:00蔡桂萍劉寶玲周雅莉鄧咪咪高慧玲李潤植
      激光生物學(xué)報(bào) 2021年2期
      關(guān)鍵詞:擬南芥結(jié)構(gòu)域大豆

      蔡桂萍,劉寶玲,周雅莉,鄧咪咪,高慧玲,李 騰,張 莉,李潤植

      (山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,太谷 030801)

      大豆(Glycine max)是我國甚至全球重要的油料作物,可食用和作為飼料[1]。大豆油是全世界食用油的主要來源之一,約占總植物油產(chǎn)量的28%[2]。其主要由5 種脂肪酸組成,包括2 種飽和脂肪酸[棕櫚酸(C16:0,約11.38%)、硬脂酸(C18:0,約4.29%)]和3 種不飽和脂肪酸[油酸(C18:1Δ9,約15.66%)、亞油酸(C18:2Δ9,12,約47.33%)和亞麻酸(C18:3Δ9,12,15,約15.40%)][3-4]。其中高含量的亞油酸可以降低血液中的膽固醇,預(yù)防心腦血管疾病。作為一種優(yōu)異的食用植物油,大豆油在全球的需求量日益增加。提高大豆油的產(chǎn)量始終是遺傳育種及大豆生產(chǎn)的一個(gè)主攻領(lǐng)域[5]。深入研究大豆種子油脂的生物合成及積累機(jī)制可為大豆遺傳改良提供理論基礎(chǔ)。

      AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)蛋白家族包含220 多個(gè)成員,被認(rèn)為是植物界最重要的轉(zhuǎn)錄因子超家族,其典型特征是含有60~70 個(gè)氨基酸組成的高度保守的DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域,即AP2結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域由3 個(gè)β-轉(zhuǎn)角(beta turn)和1 個(gè)α-螺旋(alpha helix)構(gòu)成?;贏P2 結(jié)構(gòu)域的拷貝數(shù),AP2/ERF 家族可簡單分為4 個(gè)亞家族:AP2 亞家族、ERF亞家族、DREB亞家族、RAV 亞家族[6]。

      WIN1(WAX INDUCER1/SHINE1)具有1個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域,又名SHN1,屬于ERF-B6 亞家族。此亞家族還具有其他2 個(gè)成員,即SHN2、SHN3,且功能與WIN1 相似[7-9],主要參與植物蠟質(zhì)和角質(zhì)的生物合成過程,可提高植物的抗逆性。WIN1也參與植物非生物脅迫反應(yīng),激活植物激素等信號(hào)通路,進(jìn)而調(diào)控下游功能基因的表達(dá)[10]。蠟質(zhì)和三酰甘油(triacylglycerol,TAG)都屬于酯類化合物,因此,WIN1 在調(diào)控蠟質(zhì)時(shí)也能同時(shí)調(diào)控若干個(gè)油脂基因,顯著影響植物的油脂積累。近年來,人們已經(jīng)從甘藍(lán)型油菜(Brassica napus)、擬南芥(Arabidopsis thaliana)、大麥(Hordeum vulgare)等植物中分離得到了WIN1基因,并驗(yàn)證了該蛋白的活性。例如:過表達(dá)甘藍(lán)型油菜BnWIN1基因后,其蠟質(zhì)含量增加了20%~22%,種子的含油量亦增加了8%[11]。在酵母中過表達(dá)擬南芥WIN1基因,使得酵母棕櫚油酸(C16:1)含量下降10%,然而C16:0、C18:1、C18:0、C20均有上升,且C20 含量增加了20%左右[7]。在轉(zhuǎn)基因擬南芥植物中組成型表達(dá)WIN1,與對(duì)照植物相比,其葉片表皮蠟質(zhì)累積提高4.5 倍,莖表皮蠟質(zhì)也有明顯的增加[12]。已有研究顯示,植物WIN1基因的表達(dá)模式具有時(shí)空特異性。如其在擬南芥花序、根中高表達(dá),而在莖、長角果、蓮座葉中低表達(dá)[8,13];其在甘藍(lán)型油菜花蕾的表達(dá)量最高,在葉、根、發(fā)育中的種子、角果壁中的表達(dá)高于莖和第10 天的角果[11]。進(jìn)一步深入研究不同植物中這些差異表達(dá)WIN1基因的具體生物學(xué)功能,有助于全面解析植物WIN1轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及作用機(jī)制。

      為解析大豆WIN1 轉(zhuǎn)錄因子是否參與大豆油脂生物合成以及脅迫響應(yīng)等生物學(xué)過程的調(diào)控,鑒定可用于大豆遺傳改良的優(yōu)異基因源,本文通過同源比對(duì)分析,從大豆基因組中鑒定獲得一個(gè)Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子,并克隆到該基因的開放閱讀框(open reading frame,ORF),應(yīng)用生物信息學(xué)工具系統(tǒng)分析其蛋白結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)等。采用半定量反轉(zhuǎn)錄PCR(semi-quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,sqRT-PCR)和實(shí)時(shí)熒光定量反轉(zhuǎn)錄PCR(quantitative real-time reverse transcription polymerase chain reaction,qRT-PCR)技術(shù)分析Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子在大豆不同組織和不同發(fā)育種子中的時(shí)空表達(dá)模式以及對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)。研究結(jié)果預(yù)示著GmWIN1-6 可作為一個(gè)遺傳修飾靶標(biāo),進(jìn)一步應(yīng)用于提高大豆種子油脂富集和大豆抗脅迫的育種實(shí)踐中[14]。

      1 材料與方法

      1.1 材料

      本試驗(yàn)所用的大豆品種Jack,種植于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田。試驗(yàn)取材為:兩周齡的幼苗、根、莖、幼葉、盛花期的花、幼嫩的豆莢以及開花后25 d(種子1)、35 d(種子2)、45 d(種子3)的大豆種子;鹽脅迫處理0、2、6、9、12 h 的大豆幼苗葉片。所有樣品經(jīng)液氮速凍后儲(chǔ)存于-80℃?zhèn)溆谩?/p>

      1.2 方法

      1.2.1 大豆GmWIN1-6轉(zhuǎn)錄因子的鑒定及結(jié)構(gòu)分析

      選用模式生物擬南芥AtWIN1(At1g15360)的蛋白序列作為檢索序列blastp 大豆基因組數(shù)據(jù)庫soybase(https://soybase.org/),以此獲得GmWIN1-6轉(zhuǎn)錄因子的基因組序列、編碼序列(coding sequence,CDS)、氨基酸序列及染色體的位置信息。將檢索到的GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的CDS 用NCBI-ORFfinder(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/orffinder/)數(shù)據(jù)庫檢測是否具有完整的ORF。將檢索到的GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子氨基酸序列用SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/)和CDD(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析,鑒定GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子蛋白序列的保守結(jié)構(gòu)域。利用網(wǎng)站Gene Structure Display Server(http://gsds.gao-lab.org/index.php)對(duì)GmWIN1-6轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行基因結(jié)構(gòu)分析。

      1.2.2 大豆GmWIN1-6蛋白的理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)分析

      用ExPASy 數(shù)據(jù)庫(https://www.expasy.org/)中的ProtParam 預(yù)測GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的分子量、等電點(diǎn)、氨基酸數(shù)目等理化性質(zhì)[15],同時(shí)采用Ex-PASy 數(shù)據(jù)庫中的ProtScale 預(yù)測GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的疏水性。通過在線工具TMHMM Server v.2.0(http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)預(yù)測大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)域,利用SOPMA 網(wǎng)站(https://npsaprabi.ibcp.fr/cgibin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_sopma.htmL)預(yù)測GmWIN1-6轉(zhuǎn)錄因子的二級(jí)結(jié)構(gòu)。用在線網(wǎng)站SWISS-MODEL(https://swissmodel.expasy.org/interactive)對(duì)Gm-WIN1-6轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測分析并建模。

      1.2.3 大豆GmWIN1-6 蛋白保守域鑒定及系統(tǒng)進(jìn)化分析

      從NCBI 數(shù)據(jù)庫中調(diào)取水稻(Oryza sativa)、紫花苜蓿(Medicago truncatula)、大麥和擬南芥的WIN1 蛋白序列,利用軟件GeneDoc 進(jìn)行多序列比對(duì)(各物種的WIN1 信息見表1)。運(yùn)用MEGA7.0軟件對(duì)擬南芥AtWIN1、AtSHN3、AtSHN2、水稻Os-SHN1、紫花苜蓿MtWIN1、大麥HvWIN1和大豆Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的蛋白序列進(jìn)行建樹,采用鄰接法(neighbor-joining)構(gòu)建無根系統(tǒng)發(fā)育樹,自舉檢驗(yàn)值設(shè)置為1 000個(gè)循環(huán)[16]。

      表1 各物種WIN1信息Tab. 1 Information of WIN1 in different species

      1.2.4 大豆RNA的提取、cDNA 的合成及基因克隆

      根據(jù)北京全式金生物技術(shù)有限公司的Trizol 法提取大豆各組織的總RNA。利用江蘇省愛必夢(mèng)生物科技有限公司的5×All-In-One RTMasterMix 反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成cDNA。以cDNA 為模板,使用基因特異引物及2×GPV8 HF Polymerase Master(安徽通用生物有限公司)高保真酶擴(kuò)增目的基因的ORF,目的片段經(jīng)凝膠回收和純化后連入pMD18-T 載體,并轉(zhuǎn)入大腸桿菌中。選取陽性菌,并在通用生物公司測序驗(yàn)證。

      1.2.5 大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)分析

      使用Primer6.0 軟件,依據(jù)GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子編碼序列設(shè)計(jì)特異性引物(表2),采用NCBI 中的Primer-BLAST對(duì)引物進(jìn)行鑒定。以上述大豆各組織的cDNA 為模板,利用GmWIN1-6 的特異性引物進(jìn)行sqRT-PCR 和qRT-PCR 分析。選用大豆Actin作為內(nèi)參基因。依照TRAN 2×Easy Taq PCR Super Mix說明書提供的方法進(jìn)行sqRT-PCR 分析。反應(yīng)體系為:cDNA 模板0.5 μL,2×Easy Taq PCR Super Mix 5.0 μL,正向引物0.2 μL,反向引物0.2 μL,Nucleasefree Water 2.0 μL。反應(yīng)程序?yàn)椋?4℃預(yù)變性5 min;變性94℃ 30 s,退火30 s,延伸72℃ 30 s,30~35 個(gè)循環(huán);終延伸72℃ 10 min。

      依照TB Green? Premix Ex Taq? II(Tli RNaseH Plus,TaKaRa公司)說明書提供的方法進(jìn)行qRT-PCR分析。反應(yīng)體系為:cDNA 模板1.0 μL,TB Green-Premix Ex Taq 5.0 μL,正向引物0.4 μL,反向引物0.4 μL,ROX Reference Dye Ⅱ (50×) 0.2 μL,ddH2O 3.0 μL。反應(yīng)程序?yàn)椋?5℃預(yù)變性30 s;95℃ 3 s,退火58℃ 30 s,40 個(gè)循環(huán)。反應(yīng)在Bio-RadCFX96 TM熒光定量PCR 儀上進(jìn)行。用公式2-ΔΔCq計(jì)算基因表達(dá)量,利用IBM SPSS Statistics 19 進(jìn)行差異顯著性分析。

      表2 檢測GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)的特異性引物Tab. 2 Specific primers for detecting the expression of GmWIN1-6 transcription factors

      1.2.6 大豆幼苗的鹽脅迫處理

      取大豆品種Jack 的種子,在黑暗條件下進(jìn)行萌發(fā)。將種子種在營養(yǎng)土中,在光照培養(yǎng)箱中生長。設(shè)置培養(yǎng)箱條件為溫度25℃,相對(duì)濕度60%,光照/黑暗為14 h/10 h。播種14 d 后,篩選并保留長勢良好、狀態(tài)一致的幼苗,將幼苗移入200 mmol/L NaCl溶液中處理0、2、6、9、12 h 作為鹽脅迫[17]。液氮速凍后-80℃?zhèn)溆谩⒄?.2.4、1.2.5 中的方法分別提取不同時(shí)間的鹽脅迫幼苗的總RNA,反轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行GmWIN1-6的qRT-PCR 分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的鑒定及基因結(jié)構(gòu)分析

      利用AtWIN1 蛋白序列在大豆基因組數(shù)據(jù)庫中搜索,鑒定同源WIN1 蛋白。根據(jù)與AtWINI 的蛋白序列的相似性評(píng)分,將獲得的GmWIN1 轉(zhuǎn)錄因子命名為GmWIN1-6。通過SMART 和CDD 數(shù)據(jù)庫對(duì)獲得的GmWIN1-6 蛋白序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定分析,發(fā)現(xiàn)GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子中含有1 個(gè)典型的AP2 保守結(jié)構(gòu)域。利用在線Gene Structure Display Server 網(wǎng)站工具對(duì)GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子基因組DNA 進(jìn)行內(nèi)含子、外顯子分析,發(fā)現(xiàn)該基因具5'和3'非翻譯區(qū),含2 個(gè)外顯子和1 個(gè)內(nèi)含子(圖1)。這與擬南芥AtWIN1 結(jié)構(gòu)相似,應(yīng)行使相同的功能。

      2.2 大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子CDS 的克隆

      已知GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子在花中高表達(dá),故以花的cDNA 為模板,通過高保真酶擴(kuò)增目的序列,并將其與載體連接后轉(zhuǎn)入大腸桿菌中,涂篩選板挑取單克隆進(jìn)行PCR 和測序驗(yàn)證。單克隆菌液PCR 產(chǎn)物的電泳結(jié)果顯示(圖2),以空載為對(duì)照,GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的3 個(gè)單克隆大腸桿菌PCR 產(chǎn)物條帶清晰,大小為529 bp。測序結(jié)果顯示,氨基酸沒有變化,只有部分堿基發(fā)生了變化,說明Gm-WIN1-6克隆成功。

      2.3 大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的理化性質(zhì)及蛋白結(jié)構(gòu)分析

      圖1 GmWIN1-6轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)Fig. 1 Gene structure of GmWIN1-6 transcription factor

      表3 GmWIN1-6 蛋白的理化性質(zhì)Tab. 3 Physicochemical properties of GmWIN1-6 protein

      圖2 單克隆大腸桿菌PCR驗(yàn)證Fig. 2 PCR verification of monoclonal Escherichia coli

      用ExPASy 數(shù)據(jù)庫中的工具ProtParam 對(duì)Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子蛋白序列進(jìn)行理化性質(zhì)分析。該蛋白長度為176 個(gè)氨基酸,相對(duì)分子質(zhì)量為19.81 kD,等電點(diǎn)為9.54,屬于不穩(wěn)定蛋白(表3)。用ProtScale 軟件預(yù)測GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的疏水性,發(fā)現(xiàn)其親水性氨基酸多于疏水性氨基酸,屬于親水性蛋白(圖3)。用TMHMM 軟件預(yù)測Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其沒有明顯的跨膜結(jié)構(gòu)域,說明GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子蛋白不是一個(gè)膜蛋白[18]。

      圖3 GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子蛋白的疏水性Fig. 3 Hydrophobicity of GmWIN1-6 transcription factor protein

      二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果顯示(表4),GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的氨基酸序列中α-螺旋、延伸鏈(extended strand)、β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)則卷曲(random coil)分別占二級(jí)結(jié)構(gòu)的31.82%、13.64%、6.25%、48.30%,無規(guī)則卷曲所占比例最高,推測其作用主要為連接其他二級(jí)結(jié)構(gòu)元件[19]。用SWISS-MODEL 軟件分析GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)(圖4),發(fā)現(xiàn)GmWIN1-6 蛋白與AtERF96 蛋白結(jié)構(gòu)相似性為56.06%,推測其具有相似的功能。

      表4 GmWIN1-6 蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)Tab. 4 The secondary structure of GmWIN1-6 protein

      圖4 GmWIN1-6 蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)Fig. 4 Tertiary structure of GmWIN1-6 protein

      2.4 大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的保守結(jié)構(gòu)域及系統(tǒng)進(jìn)化分析

      圖5 大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的多序列比對(duì)和系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 5 Multiple sequence alignment and phylogenetic analysis of GmWIN1-6 transcription factor

      利用DNAMAN 軟件將GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的氨基酸序列與4 個(gè)不同物種(擬南芥、水稻、紫花苜蓿、大麥)的6 個(gè)WIN1 蛋白氨基酸序列進(jìn)行同源性比對(duì)。比對(duì)結(jié)果(圖5a)顯示,7 個(gè)WIN1 轉(zhuǎn)錄因子在N 端均有一段約63 個(gè)氨基酸的保守序列,即AP2 結(jié)構(gòu)域,為主要功能結(jié)構(gòu)域。GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子包含了AP2 結(jié)構(gòu)域的所有特征。GmWIN1-6還存在其他2 個(gè)結(jié)構(gòu)域,分別是中間基序(middle motif,mm)和C端基序(C-terminus motif,cm)。Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的中間基序與AtWIN1 的中間基序的關(guān)鍵氨基酸最為相似,C 端基序與其他4 個(gè)物種幾乎一致,預(yù)測其具有相同的功能。利用MEGA 7.0 軟件將GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子與其他4 個(gè)物種的WIN1 轉(zhuǎn)錄因子構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹,結(jié)果表明(圖5b),GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子與擬南芥AtWIN1 的親緣關(guān)系較近。

      2.5 大豆GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子在不同組織中的表達(dá)模式

      用超微量核酸分析儀測定提取到的大豆各組織RNA 的濃度及純度,A260/A280的值均在2.0 左右,說明所提RNA 的純度較高。凝膠成像儀觀察分離的RNA 的電泳結(jié)果顯示,所提取大豆各組織的RNA 條帶清晰,質(zhì)量好,可用于后續(xù)試驗(yàn)。

      圖6 GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)分析Fig. 6 Expression analysis of GmWIN1-6 transcription factor

      圖7 大豆幼苗鹽處理的不同階段及GmWIN1-6轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)分析Fig. 7 Different stages of soybean seedlings under salt treatment and GmWIN1-6 expression analysis

      為鑒定GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的生物學(xué)功能,本文以大豆根、莖、葉、花、莢、種子1、種子2、種子3的cDNA 為模板,采用基因特異性引物進(jìn)行sqRTPCR 和qRT-PCR。sqRT-PCR 結(jié)果顯示(圖6a),Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子在根、莖、葉中幾乎不表達(dá),在花中表達(dá)最高。隨著種子的發(fā)育,該基因表達(dá)逐漸上調(diào),在種子發(fā)育中后期表達(dá)量較高,且與種子油脂積累時(shí)期相吻合。qRT-PCR 結(jié)果進(jìn)一步表明(圖6b),該基因在花中的表達(dá)量最高,其次是種子發(fā)育中后期。這與sqRT-PCR 結(jié)果幾乎一致,說明Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子可能在花的發(fā)育和種子油脂積累的過程中行使功能。

      2.6 大豆幼苗鹽脅迫下GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)譜

      鹽脅迫條件下,GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子在大豆幼苗的定量分析結(jié)果顯示(圖7),其在2、6、9、12 h與0 h 處理相比有明顯的變化,是先下降再上升,而后再下降的一個(gè)過程,在6 h 達(dá)到極值。說明Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子可能參與大豆幼苗鹽脅迫響應(yīng)相應(yīng)機(jī)制的調(diào)控。

      3 討論

      近年來,植物油在生物柴油、食品保健、化工制藥等方面的應(yīng)用越來越廣泛,需求大于供給的市場極大地促進(jìn)了油脂合成相關(guān)基因的研究[20]。WIN1作為蠟質(zhì)、油脂合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,已成為人們研究的重點(diǎn)。現(xiàn)今,WIN1 轉(zhuǎn)錄因子在擬南芥、甘藍(lán)型油菜等植物中均有所報(bào)道,而大豆的WIN1 研究還未深入,因此有必要在大豆中進(jìn)行更深入的研究。大豆作為重要的油料作物,對(duì)其研究可以為提高大豆油脂含量提供理論依據(jù)。

      本文根據(jù)擬南芥AtWIN1 序列,在大豆數(shù)據(jù)庫中獲得GmWIN1-6 成員,并對(duì)其進(jìn)行了生物信息學(xué)分析。該蛋白由176 個(gè)氨基酸組成,屬于親水性蛋白。蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的無規(guī)則卷曲較多,預(yù)測其主要用于連接其他二級(jí)結(jié)構(gòu)元件。蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)與AtERF96 相似性很高。多序列比對(duì)分析發(fā)現(xiàn),Gm-WIN1-6 在N 端有一段約63 個(gè)氨基酸的保守序列,與其他物種的WIN1 轉(zhuǎn)錄因子相似性很高,中間基序和C端基序與其他物種也很相似。進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn)GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子與擬南芥AtWIN1 的親緣關(guān)系很近。綜上可推測,GmWIN1-6蛋白也具有WIN1的活性。

      本研究證實(shí),GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子在大豆不同組織中均有表達(dá),在根、莖、葉、莢中表達(dá)較低,在花中的表達(dá)量最高。已有研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)高等植物均是在花蕾中具有較高的表達(dá)[11],推測Gm-WIN1-6 可能與TAG 參與有性生殖相關(guān)。TAG 占據(jù)了花粉塊質(zhì)量的30%~40%,但其在花粉中的具體作用還不清楚,可能是為花粉管生長所需膜脂的快速合成提供脂肪酸原料[21]。同時(shí)在整個(gè)種子發(fā)育階段,尤其是中后期,GmWIN1-6 也具有較高的表達(dá)量,與種子油脂積累時(shí)期吻合,推測其參與了種子形成過程中油脂的積累。進(jìn)而本文又對(duì)Gm-WIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了鹽脅迫研究,發(fā)現(xiàn)在高鹽脅迫下,GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子具有響應(yīng)鹽脅迫的機(jī)制,可能激活了植物激素信號(hào)通路,進(jìn)而促進(jìn)下游功能基因的表達(dá)[22-23]??傮w而言,GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子不僅在蠟質(zhì)、脂質(zhì)合成方面起到關(guān)鍵作用,還在脅迫響應(yīng)機(jī)制中起調(diào)控作用。

      轉(zhuǎn)錄因子在植物發(fā)育過程中有重要作用。大部分轉(zhuǎn)錄因子都有轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)和DNA 結(jié)合區(qū),其中轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)決定轉(zhuǎn)錄因子對(duì)基因的表達(dá)起激活作用還是抑制作用。一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子可以參與調(diào)控多個(gè)相關(guān)基因,從而達(dá)到改變植物性狀的目的[24]。本文主要針對(duì)GmWIN1-6 轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了分析,對(duì)其下游功能基因的研究仍需進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。本研究結(jié)果為了解油脂積累過程中的機(jī)制和抗鹽性以及后期轉(zhuǎn)基因功能分析奠定了基礎(chǔ)。

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