组蛋白乙酰转移酶基因TaGCN5调控多倍体小麦耐盐性的研究

【作者】 郑美； 李金鹏； 褚蔚； 郭伟龙； 辛明明； 姚颖垠； 彭惠茹； 倪中福； 孙其信； 胡兆荣；

【机构】 中国农业大学农学院；

【摘要】 多倍化是高等植物物种形成和进化的重要途径之一,多倍体经常出现一些新的表型变异,使其更适合自身或农业生产的需要。普通小麦是典型的异源六倍体,在耐盐性方面较四倍体小麦具有明显的优势,但关于其形成的分子机制尚需进一步研究。我们对人工合成六倍体小麦及其亲本以及48份不同倍性小麦材料的耐盐性进行了比较分析,发现与四倍体小麦相比,六倍体小麦的耐盐性显著增强。表达分析发现组蛋白乙酰转移酶基因TaGCN5基因在小麦盐胁迫后上调表达,但在六倍体小麦中的上调表达倍数显著高于四倍体小麦。通过对48份不同倍性小麦材料分析发现,盐胁迫后TaGCN5基因的上调表达倍数与其耐盐性呈显著正相关。获得了TaGCN5基因超表达和RNAi小麦转基因株系,耐盐性鉴定结果表明,与对照相比,TaGCN5超表达株系耐盐性显著提高,而RNAi株系耐盐性显著降低,说明TaGCN5基因与小麦耐盐性有重要关系。转录组结合染色质免疫共沉淀分析发现,TaGCN5蛋白可以直接结合到ROS合成关键基因的启动子区,并通过影响其H3K9和H3K14乙酰化水平进而调控这些基因在盐胁迫下的转录。进一步分析发现,ROS合成关键基因在不同倍性小麦盐胁迫后表达上调倍数与其耐盐性呈显著正相关。通过DPI及H202处理实验证实,盐胁迫后不同倍性小麦中H₂O₂含量与Na⁺含量成反比,说明盐胁迫下TaGCN5可能通过调控ROS合成,调节小麦体内K⁺/Na⁺平衡,进而参与多倍体小麦耐盐性调控。本研究为解析多倍体小麦适应性优势的分子机制提供了新线索。更多还原