小麦盐诱导TaWRKY转录因子的功能及耐盐机制研究

本项目拟研究小麦济南177（盐敏）及其与长穗偃麦草体细胞融合形成的杂种耐盐新品种山融3号（盐抗）在盐胁迫下差异表达的TaWRKY转录因子的功能：分析TaWRKY转录因子在NaCl、PEG、冷及ABA处理下的表达模式；构建TaWRKY基因的过表达载体，并转化拟南芥和小麦；观察转基因株系的表型，比较转基因植株和未转基因植株的抗盐能力；分析TaWRKY对盐胁迫信号转导途径相关基因的表达影响；构建TaWRKY启动子的瞬时及稳定表达载体，分析启动子在对照及盐诱导下的表达活性；分析TaWRKY的亚细胞定位；通过EMSA实验分析TaWRKY与W-box的结合活性。通过以上研究，确定小麦盐诱导TaWRKY转录因子的功能，探讨TaWRKY在盐胁迫信号转导途径中的调控作用，为进一步深入认识小麦盐胁迫应答机制提供线索。

本项目拟研究盐胁迫条件下，在盐敏感小麦（济南177）和耐盐小麦（山融3号）中差异表达的一个TaWRKY转录因子的功能。项目的前期研究基础是芯片杂交结果表明一些注释为WRKY转录因子的探针在NaCl处理后被诱导上调表达，且在盐敏小麦（济南177）和耐盐小麦（山融3号）根中差异表达。本项目以NaCl处理的小麦幼苗根的全长cDNA文库为模板，克隆了两个此类WRKY转录因子基因，分别命名为TaWRKY79，TaWRKY80。TaWRKY79和TaWRKY80 ORF长分别为987bp和1053 bp，各含有1个内含子，均受外施NaCl和ABA的诱导高效表达，表达峰值出现在处理后0.5小时，冷和PEG对两个WRKY转录因子的作用不明显。过表达TaWRKY79可提高转基因植株对NaCl、LiCl和ABA的耐受性，表现为转基因植株在MS+NaCl、LiCl或ABA的条件下形成较长的初生根。超表达TaWRKY79可提高转基因植株中ABA1、ABA2、ABI1和ABI2等ABA依赖途径中marker基因的表达。ATG前843bp的TaWRKY79的调控序列可有效启动GUS报告基因的表达，且能被NaCl、ABA诱导表达（本结果2013年发表在Biochemical and Biophysical Research Commucication, 441, 476-481.），过表达TaWRKY79的杂合转基因小麦的抗旱性明显提高，目前正在种植收获纯系进一步进行表型鉴定。由以上结果可知，过表达TaWRKY79可在ABA依赖条件下，通过提高对离子胁迫的抗性提高转基因拟南芥的耐盐性。过表达TaWRKY80可提高转基因拟南芥的耐盐性和对渗透胁迫的抗性。表现为转基因植株在含有NaCl、甘露醇的MS培养上初生根生长较好。正常培养20天，干旱处理2周后转基因植物生长较好，而野生型对照植株枯萎死亡，复水后对照植株的存活率为50% ，而转基因植株全部存活。TaWRKY80可通过提高渗透胁迫抗性提高耐盐性（本结果申请专利1个）。本研究为小麦耐逆基因工程育种提供了候选基因，为理解WRKY转录因子的功能、耐盐小麦品种山融3号的耐盐分子机理奠定了基础，具有重要的理论和实践意义。.本项目共发表SCI论文2篇，核心论文1篇，获得授权发明专利3个，培养硕士研究生1名，获得省教育厅优秀科研成果二等奖1项。