园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (5): 927-938.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0258
• 遗传育种·种质资源·分子生物学 • 下一篇
武祥琪1,3, 孙鹂1, 俞浙萍1, 俞沁佩1,3, 梁森苗1, 郑锡良1, 戚行江1,2, 张淑文1,*()
收稿日期:
2023-11-30
修回日期:
2024-02-29
出版日期:
2024-05-25
发布日期:
2024-05-29
通讯作者:
*(E-mail:hizhangshuwen@163.com)
基金资助:
WU Xiangqi1,3, SUN Li1, YU Zheping1, YU Qinpei1,3, LIANG Senmiao1, ZHENG Xiliang1, QI Xingjiang1,2, ZHANG Shuwen1,*()
Received:
2023-11-30
Revised:
2024-02-29
Published:
2024-05-25
Online:
2024-05-29
Contact:
*(E-mail:hizhangshuwen@163.com)
摘要:
通过分析杨梅MrSPL4基因启动子顺式作用元件和对MrSPL4-OE转基因烟草T2代3个株系进行干旱与低温胁迫处理,观察其种子萌发率和植株表型,测定植株生理指标,以期明确MrSPL4在响应干旱和低温等非生物胁迫中的功能。MrSPL4启动子区包含干旱诱导、低温响应、防御和胁迫响应等8类顺式作用元件。干旱胁迫下,与野生型烟草相比,MrSPL4-OE转基因烟草种子萌发率显著降低,但植株失水和萎蔫程度差异不明显,除H2O2含量显著降低外,MDA、脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD、POD活性差异不明显;低温胁迫后转移至正常条件下,种子萌发率显著升高,植株失绿和萎蔫程度降低,SOD、POD酶活性显著升高,MDA、H2O2、脯氨酸和可溶性糖含量均显著降低。上述结果表明,杨梅MrSPL4正向调控了转基因烟草低温胁迫响应过程,提高了其耐低温能力,但抑制了干旱胁迫下种子的萌发。
武祥琪, 孙鹂, 俞浙萍, 俞沁佩, 梁森苗, 郑锡良, 戚行江, 张淑文. 杨梅MrSPL4在响应干旱和低温胁迫中的作用研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 927-938.
WU Xiangqi, SUN Li, YU Zheping, YU Qinpei, LIANG Senmiao, ZHENG Xiliang, QI Xingjiang, ZHANG Shuwen. Functional Study of MrSPL4 Gene in Response to Drought and Low Temperature Stress in Chinese Bayberry[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(5): 927-938.
图1 MrSPL4在烟草转基因株系(MrSPL4-OE)及其野生型(WT)中的相对表达量
Fig. 1 Relative expression levels of MrSPL4 in transgenic tobacco lines(MrSPL4-OE)and wild-type(WT) t-test,*** P < 0.001.
顺式作用元件 | 数量 | 起始位置/bp | 终止位置/bp |
---|---|---|---|
cis-Element | Number | Starting position | Ending position |
赤霉素应答元件 Gibberellin responsiveness | 1 | 193 | 203 |
干旱诱导元件 Drought inducibility | 3 | 79 | 89 |
1 450 | 1 460 | ||
1 491 | 1 501 | ||
光反应元件 Light responsiveness | 3 | 737 | 747 |
1 434 | 1 444 | ||
1 417 | 1 427 | ||
生长素响应元件 Auxin responsiveness | 1 | 1 373 | 1 383 |
低温响应元件 Low-temperature responsiveness | 2 | 251 | 261 |
1 405 | 1 415 | ||
厌氧诱导元件 Anaerobic induction | 2 | 275 | 285 |
1 454 | 1 464 | ||
防御和胁迫响应元件 Defense and stress responsiveness | 2 | 852 | 862 |
1 428 | 1 438 | ||
茉莉酸甲酯响应元件 MeJA responsiveness | 4 | 736 | 746 |
1 462 | 1 472 | ||
736 | 746 | ||
1 462 | 1 472 |
表1 MrSPL4启动子区的相关顺式作用元件
Table 1 Predicted cis-elements in the promoter of the MrSPL4 gene
顺式作用元件 | 数量 | 起始位置/bp | 终止位置/bp |
---|---|---|---|
cis-Element | Number | Starting position | Ending position |
赤霉素应答元件 Gibberellin responsiveness | 1 | 193 | 203 |
干旱诱导元件 Drought inducibility | 3 | 79 | 89 |
1 450 | 1 460 | ||
1 491 | 1 501 | ||
光反应元件 Light responsiveness | 3 | 737 | 747 |
1 434 | 1 444 | ||
1 417 | 1 427 | ||
生长素响应元件 Auxin responsiveness | 1 | 1 373 | 1 383 |
低温响应元件 Low-temperature responsiveness | 2 | 251 | 261 |
1 405 | 1 415 | ||
厌氧诱导元件 Anaerobic induction | 2 | 275 | 285 |
1 454 | 1 464 | ||
防御和胁迫响应元件 Defense and stress responsiveness | 2 | 852 | 862 |
1 428 | 1 438 | ||
茉莉酸甲酯响应元件 MeJA responsiveness | 4 | 736 | 746 |
1 462 | 1 472 | ||
736 | 746 | ||
1 462 | 1 472 |
图2 烟草转基因株系(MrSPL4-OE)及其野生型(WT)种子在甘露醇处理下(14 d)的发芽情况
Fig. 2 Germination of transgenic tobacco lines(MrSPL4-OE)and wild-type(WT)seeds under different concentrations of mannitol treatment(14 days) ** P < 0.01.
图3 干旱胁迫下烟草转基因株系(MrSPL4-OE)及其野生型(WT)植株叶片生理指标的变化
Fig. 3 Leaf physiological indicators of transgenic tobacco lines(MrSPL4-OE)and wild-type(WT)plants under drought stress ** P < 0.01.
图4 低温处理下烟草转基因株系(MrSPL4-OE)及其野生型(WT)种子的萌发率
Fig. 4 Germination rate of transgenic tobacco lines(MrSPL4-OE)and wild-type(WT)seeds under low-temperature treatment ** P < 0.01.
图5 烟草转基因株系(MrSPL4-OE)及其野生型(WT)低温处理前后的表型
Fig. 5 Phenotypes of transgenic tobacco lines(MrSPL4-OE)and wild-type(WT)before and after low-temperature treatment
图6 低温胁迫下烟草转基因株系(MrSPL4-OE)及其野生型(WT)叶片生理指标的变化
Fig. 6 Leaf physiological indicators of transgenic tobacco lines(MrSPL4-OE)and wild-type(WT)under low temperature stress * P < 0.05,** 0.01 < P < 0.05,*** P < 0.001.
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