大豆黄酮形成的诱导因素及其分子机理的研究

大豆黄酮合成酶基因在茉莉酸和葡萄糖胁迫下表达显著增强。本项目着重研究大豆植株在受到大豆疫霉根腐菌的细胞壁β-葡聚糖、干旱以及盐处理等生物和非生物胁迫条件下黄酮合成酶基因在根、茎、叶等部位中的表达。以gfp和gusA为报告基因，采用启动子5′端部分缺失的方法，对预测的启动子中应答茉莉酸、干旱胁迫、MYB因子的顺式作用元件进行功能分析，研究大豆黄酮合成酶基因启动子中关键的诱导调控元件。采用凝胶迁移滞后实验，确定大豆黄酮合成酶基因启动子中对茉莉酸与葡萄糖胁迫响应的顺式作用元件。运用酵母单杂交技术，对茉莉酸和葡萄糖处理的根cDNA文库进行筛选，分析与启动子中的顺式作用元件相结合的转录因子及其基因序列。研究结果对明确大豆黄酮形成的诱导因素及其分子机理，调控大豆黄酮合成酶基因的表达以及改良大豆品质或抗性等方面具有现实意义。

克隆出大豆黄酮合成酶基因GmFNSII-1、GmFNSII-2，并对其功能进行鉴定。发现GmFNSII-1、GmFNSII-2在根、茎、叶、种子等部位的表达不完全相同，具有组织特异性。干扰大豆黄酮合成酶和黄烷酮3-羟化酶基因的表达能够显著提高大豆异黄酮的含量，相关研究结果分别发表在“Journal of Plant Biology”和“Brazilian Archives of Biology and Technology”杂志上。大豆黄酮合成酶基因的表达在甲基茉莉酸、NaCl、葡萄糖、甘露糖、PEG6000、紫外线等胁迫诱导下显著增强，启动子缺失和点突变等实验证实其中包含茉莉酸、糖信号等应答元件，相应的顺式作用元件缺失与突变显著降低其应答反应，首次证实大豆黄酮与植株对非生物胁迫的耐性密切相关，相关研究结果发表在“Plant Cell and Physiology”（IF=4.7）杂志上。从大豆转录因子数据库中鉴定出123个与类黄酮代谢相关的转录因子，分别分析其在茉莉酸甲酯与水杨酸的胁迫下根及叶中等部位表达，通过转录因子与大豆类黄酮合成途径关键基因共表达的相关性分析，筛选到14个显著影响类黄酮代谢的调控转录因子并克隆出其完整基因序列。通过酵母杂交分析，明确了这些转录因子的作用位点。利用烟草细胞对TF66、TF88和TF100三个转录因子进行亚细胞定位。构建pGreen0800-promoter-luc载体，与TF66、TF88和TF100的过表达载体进行烟草瞬时表达共转化，解析其与大豆类黄酮代谢关键基因启动子的相互作用。分别构建TF100转录因子的RNAi和过表达载体，转化拟南芥和大豆，研究其功能和作用机理。本项目已经培养出硕士生一名，博士生一名，还有一名博士生2014年毕业；授权专利一个；已经发表SCI论文3篇，正在整理的高质量论文一篇。