玉米FKBP基因在抗旱机制中作用的初步研究

【作者】 于彦丽； 李艳娇； 庞凯元； 张发军； 李文才； 孙琦； 孟昭东；

【机构】 山东省农业科学院玉米研究所,国家小麦玉米工程实验室,农业部黄淮海作物遗传改良与生物技术重点开放实验室； 山东省农业科学院玉米研究所； 美国匹兹堡大学生物系；

【摘要】 玉米是我国主要的粮食作物之一,干旱是影响玉米分布和产量的重要因素。FK506结合蛋白(FKBP)是一种在生物体中广泛存在、高度保守的组成型蛋白质,近几年研究发现FKBP可能在植物发育和抗逆反应等过程中发挥着重要的作用,但具体基因功能研究甚少。我们前期研究发现在青杄中PwFKBP12基因能提高转基因拟南芥的抗旱性。通过生物信息学的方法我们分析了玉米的FKBP基因家族,其中包括FKBP基因的染色体定位、蛋白质和基因结构、基因的组织表达模式等方面的信息。另外利用实时荧光定量PCR技术检测所有玉米FKBP基因在不同逆境胁迫下的表达情况。研究结果表明,当玉米受到干旱胁迫时,8个FKBP基因被明显激活,在胁迫处理12h后,这些FKBP基因的表达量增加1.5～14倍不等,暗示其可能参与了植物的抗旱调节。其中ZmFKBP20-1,53a,62a提高5倍以上,对它们的上游启动子区域进行分析,除了ZmFKBP20-1其余2个基因的启动子区都含有ABA响应元件ABRE。对ZmFKBP20-1,53a,62a基因在ABA处理下进行转录水平的检测,结果显示ZmFKBP20-1表达不受ABA影响,而ZmFKB53a和ZmFKB62a受ABA的诱导,表明ZmFKBP20-1介导的干旱胁迫信号传递途径不依赖于ABA,ZmFKB53a和ZmFKB62a介导的干旱胁迫信号传递途径依赖于ABA。为进一步研究ZmFKBP20-1,53a,62a的功能,将三个基因在拟南芥和玉米中分别过量表达。将得到的转基因拟南芥植株在苗期进行干旱胁迫处理,和对照相比,转基因株系存活率明显高于对照。更多还原