黄麻CAMTA3响应干旱胁迫的调控功能及分子机制

Jute is one of the most distinctive economic crops and traditional natural fiber crops in China. Drought is one of the most serious abiotic factors that restrict the growth and development of jute. Calmodulin binding transcription activator (CAMTA) is a conserved transcription factor widely distributed in eukaryotes. It plays an important regulatory role in biological and abiotic stress responses. It has great significance to study CAMTA and drought tolerance of jute, and cultivate more drought resistant varieties apply in production. This study by over expression of ORA47 and HAT1 and using Crispr technology to knockdown of ORA47 and HAT1 respectively, analyze of drought resistance under expression and mutation background. using yeast two hybrid and LUC fluorescence complementary analyze the interaction between CAMTA3 and ORA47, CAMTA3 and HAT1, ORA47 and HAT1.knocking out the CAMTA3 gene using Crispr technology, quantitative PCR analyze ORA47 and HAT1 expression level at drought stress, using ORA47 and HAT1 bacteria liquid of different concentration (0.01, 0.1 and 1) by agrobacterium mediate transformation, analyze the competition against to drought stress response. The implementation of the project will have important significance to master molecular mechanism of CAMTA3 regulate the response to drought stress of jute.

黄麻是我国极具特色的经济作物和传统的天然纤维作物。干旱是制约黄麻生长发育最严重的非生物因素之一。钙调素结合转录激活因子（CAMTA）是一类广泛存在于真核生物中的结构保守的转录因子，其在生物和非生物胁迫反应中发挥重要的调控作用。深入研究黄麻CAMTA及其耐旱性能，培育抗旱较强的黄麻品种在生产上推广具有重要意义。本研究拟通过过表达ORA47和HAT1以及利用Crispr技术分别敲除ORA47和HAT1，分析过表达和突变背景下的抗旱性能，通过酵母双杂交和LUC荧光互补技术分析黄麻CAMTA3、ORA47和HAT1三者之间相互作用，利用Crispr技术敲除CAMTA3，定量PCR分析干旱胁迫下ORA47和HAT1的表达量，利用ORA47和HAT1不同浓度的菌液（0.01、0.1和1）转化黄麻，分析其与响应干旱胁迫的竞争关系。项目的实施将为掌握CAMTA3调控黄麻响应干旱胁迫的分子机制具有重要意义。

钙调蛋白转录因子(calmodulin-binding transcription factor, CAMTA)在植物生长发育、响应生物和非生物逆境胁迫过程中发挥重要调控作用，但具体作用机制还未被完全阐明。因此，掌握CAMTA3调控黄麻响应干旱胁迫的分子机制和CAMTA3基因的功能以及将来在农业生产上开发这些与植物抗逆相关的基因具有重大意义。本研究拟通过过表达ORA47和HAT1以及利用Crispr技术分别敲除ORA47和HAT1，分析过表达和突变背景下的抗旱性能，通过酵母双杂交和LUC荧光互补技术分析黄麻CAMTA3、ORA47和HAT1三者之间相互作用，利用Crispr技术敲除CAMTA3，定量PCR分析干旱胁迫下ORA47和HAT1的表达量，利用ORA47和HAT1不同浓度的菌液（0.01、0.1和1）转化黄麻，分析其与响应干旱胁迫的竞争关系。研究表明CAMTA3基因在根、茎、叶和果皮中均有表达，在干旱胁迫诱导后6.0 h时叶片中的CAMTA3基因表达量达到最高。为研究CAMTA3、HAT1和ORA47基因功能，课题组创制了CAMTA3、HAT1和ORA47基因过表达和编辑植株。荧光素酶蛋白互补实验表明，CAMTA3与HAT1、AP2/ERF（另一类逆境响应转录因子）相互作用，CAMTA3与ORA47不存在相互作用，HAT1和ORA47之间存在相互作用。与野生型相比，CAMTA3基因编辑植株中，个体矮小，叶绿体基质小管较野生型减少，同时蜡脂合成相关基因KCS表达量降低，抗旱性能降低，而在CAMTA3基因过表达植株中，KCS基因表达量增加，植株的抗旱性能较野生型增强，结果表明CAMTA3与HAT1、AP2/ERF转录因子相互作用，调控KCS基因的表达来增强植株的抗旱性能。.黄麻是我国极具特色的经济作物和传统的天然纤维作物。干旱是制约黄麻生长发育最严重的非生物因素之一。钙调素结合转录激活因子（CAMTA）是一类广泛存在于真核生物中的结构保守的转录因子，其在生物和非生物胁迫反应中发挥重要的调控作用，掌握CAMTA3调控黄麻响应干旱胁迫的分子机制和CAMTA3基因的功能以及将来在农业生产上开发这些与植物抗逆相关的基因具有重大意义。研究结果对后期深入研究作物的抗旱性，培育推广优产、耐旱的黄麻作物品种具有重要的理论和应用价值。