干旱胁迫下苎麻表达谱研究及抗旱基因的克隆

苎麻是我国重要的纤维作物。干旱对于苎麻纤维品质和产量均有较大的影响，而苎麻抗旱分子生物学研究尚未见报道。本研究拟通过GS FLX高通量测序技术得到干旱胁迫条件下苎麻旺长期根、茎、叶的ESTs，并对其进行数据注释、功能分类和代谢途径分析，以获得转录组信息；再通过基于Solexa高通量测序的干旱胁迫处理条件及对照苎麻表达谱的分析，高通量筛选差异表达基因，然后针对一些可能在苎麻抗旱过程中起重要作用的基因片段克隆其全长，通过转基因超量表达和RNAi进行功能验证。本项目的完成为揭示苎麻抗旱的分子机制、为遗传工程定向改良苎麻抗旱性奠定基础。

苎麻是我国重要的纤维作物，干旱对于苎麻纤维品质和产量均有较大的影响，而苎麻抗旱分子生物学研究尚未见报道。.（1）本研究首先筛选了合适的苎麻抗旱生理指标，根据这些指标从本课题组苎麻种质资源中筛选出15份抗旱能力差异较大的品种，其抗旱能力排序依次为：牛耳青、华苎5号、广西黑皮蔸、江西铜皮青、江西芦番、湘苎1号、百里子青、恩施鸡骨白、修水麻、巴西2号、芦竹青、资兴麻、黔苎1号、黄壳早和细叶绿，为后续的抗旱研究奠定了材料基础。.（2）进行了苎麻苗期抗旱转录组和蛋白质组分析。首先对苗期华苎5号进行PEG模拟干旱胁迫处理，测定四项生理指标，以区别胁迫程度并确定转录组测序的取样时间。通过新一代高通量测序技术得到的转录组数据库，结合表达谱分析，发现胁迫处理后有16798个差异表达基因（分别为叶片中的9281个和根系中的8627个）。挑选来自AP2、MYB、NAC、zinc finger及bZIP家族的25个转录因子进行了时空表达分析，这些转录因子的表达模式与被测生理指标较为一致，既表明这些基因在苎麻干旱胁迫中发挥着重要的作用，又证明了转录组数据的可靠性。对以上胁迫处理后的根和叶片提取蛋白后，进行了iTRAQ比较蛋白质组学分析。在叶片和根中分别发现了434个和240个差异表达蛋白，为进一步挖掘抗旱相关基因奠定了基础。.（3）进行了WRKY基因家族的时空表达分析，获得了27条WRKY基因全长序列。综合本转录组数据库及本课题组建立的另外两个转录组数据库，筛选得到多个WRKY相关cDNA序列，序列分析后得到氨基酸序列保守度极高的29条有完整编码序列的基因。对这些WRKY基因的时空表达分析表明：WRKY基因在正常生长条件下，在不同生长发育时期的不同部位的表达量均存在差异，其中在成熟期的茎皮中以及叶片中表达量最高；通过PEG或者NaCl处理后，其表达也会发生较大的变化，表明该基因在非生物逆境胁迫中发挥作用。采用Universal Fast Walking方法克隆这些WRKY基因的侧翼序列，得到其中27条基因的全长序列。.（4）优化了苎麻遗传转化体系，进行了SNAC1基因的转化和验证。为验证抗旱相关基建立了一套高效的苎麻遗传转化再生体系，并成功将SNAC1基因导入苎麻，对其功能进行了较系统的研究。本项目的完成为揭示苎麻抗旱的分子机制、为遗传工程定向改良苎麻抗旱性奠定了基础。