紫花苜蓿（Medicago sativa L.）核因子Y B亚基基因的克隆及其在抗逆中的功能解析

The B subunits of nuclear factors in plants are encoded by a family of genes and play rather different roles. Studies in recent years show that NF-YBs play major roles in stress responses in plants. Alfalfa (Medicago sativa L.) is an important forage which provide high quality of protein for livestock. It is significant to improve stress tolerance in a bid to increase alfalfa yield. Our previous studies demonstrate that overexpression of MsNF-YB3 gene from alfalfa could notably improve salt tolerance in transgenic tobacco. In this study, MsNF-YBs will be cloned and their roles in alflafa responds to abiotic stress (drough, salinity and low temperature) will be investigated by qRT-PCRs and transformation based overexpression and RNAi silencing. Further more, in an effort to reveal the roles MsNF-YBs play in alfalfa stress tolerance，interactions between the MsNF-YBs' fuctuntions in abiotic stress will be examined as well. The goal of this study is to present a new expoundation to stress tolerance mechanism at the molecular level, thereby, new stress resistent genes will be explored. These new gene resource will make a steady foundation for stress tolerance improving in alfalfa and other crops via transformation approach.

植物核因子Y的B亚基（NF-YB）由基因家族编码，不同的NF-YB功能不尽相同。近年来的研究显示NF-YBs在植物抗逆中发挥重要作用。紫花苜蓿是重要的饲料作物，是家畜的优质蛋白质来源，提高其抗逆性，对于提高产量有重要意义。我们先期的研究结果表明，源于紫花苜蓿的MsNF-YB3基因过量表达能够显著提高转基因烟草的耐盐性。本研究从MsNF-YBs基因的克隆入手，利用转基因技术，通过过量表达和RNAi沉默的方法以及qRT-PCR，探究它们在紫花苜蓿对干旱、盐碱、低温等逆境响应中的作用，并进一步明确不同MsF-YBs之间在紫花苜蓿响应非生物逆境中功能的互作关系，解析MsNF-YB在紫花苜蓿抗逆性中的作用。本项目旨在从分子水平上对紫花苜蓿的抗逆机理进行新的诠释，藉此获得新的抗逆基因资源，为通过转基因手段提高紫花苜蓿和其他作物的抗逆性奠定基础，具有积极的现实意义。

紫花苜蓿是一种对非生物逆境具有较强抗性的多年生豆科牧草，对其对逆境响应的研究，有利于进一步提高它的抗逆性，从而提高它的产量。本研究通过RAN-seq方法对紫花苜蓿的根瘤、根、茎、叶、花和果实多个组织开展了转录组测序研究，通过从头组装共获得unigene 69214个，对其中的44261个进行了注释，鉴定出SSR位点8541个。对根在盐碱和干旱条件下的差异表达基因数据分析结果显示，除了基因转录、RNA加工和转运以及蛋白质翻译这些必须途径外，在盐碱胁迫下，木质素合成和苯丙氨酸代谢相关基因表达变化非常活跃，而在干旱条件下蔗糖和淀粉代谢、糖酵解和糖异生相关的能量代谢基因表达变化更为集中。说明植物在响应盐碱和干旱胁迫的机制是有较大差异的。此外，根据转录组测序获得的信息，我们预测了1351个转录因子、577个转录调节因子和2122个蛋白激酶。.利用转录组测序的数据，鉴定了16个MsNF-YB基因，并对它们的表达模式进行了分析，根据它们的表达模式，对它们的作用进行了分析和预测。对于获知全长CDS的10个NF-YB基因，我们分析了他们编码的蛋白质的氨基酸序列，并于蒺藜苜蓿的NF-YB蛋白进行了进化关系研究，结果表明这些蛋白可以分为6组，这10个基因可以被归在5个组内。成功克隆了8个MsNF-YB基因，并构建了植物表达载体，一部分已经在紫花苜蓿和（或）烟草中进行了过表达研究。研究表明，MsNF-YB3基因的表达可以提高转基因植物的耐盐性、抗碱性、抗旱性和抗氧化性；MsNF-YB4基因的表达可以提高转基因植物的抗旱性和耐盐性。这些研究表明，NF-YB基因在紫花苜蓿抗逆响应中发挥着重要的作用。.本项目的研究成果，对在分子水平上进一步深入了解紫花苜蓿的抗逆响应和调控具有重要意义，同时由于获得了一批具有自主知识产权的抗逆基因，这些基因可以应用于作物转基因研究，从而推动作物抗逆基因工程改良发展。