桑树非生物胁迫相关转录因子家族鉴定及表达分析.pdf

摘要

非生物胁迫是影响作物产量的重要因素之一，转录因子可以通过与其目的基因之

间的相互作用调控基因表达，还可以调节众多下游基因的表达，对植物的生长发育、

形态建成、激素调节以及抵抗多种生物和非生物胁迫起重要作用。为探究淹水胁迫对

桑树（MorusalbaL.）的生理生化影响，以多年生盆栽育711桑苗为实验对象，采取

模拟水淹的方法，采取半淹（距离土壤表面以上20cm）、全淹（没过桑苗顶部2-5cm）

两个不同水淹深度处理，定期观测并记录桑苗的叶片形态并测定相关生理生化指标。

主要结果如下：（1）半淹胁迫下桑苗叶片受害程度较低，桑苗叶片在水淹结束后仍

保持健康和完整。全淹胁迫下7d时桑苗叶片出现明显褐斑，15d时出现腐烂和脱落

现象。（2）半淹胁迫和全淹胁迫下桑苗根茎部出现皮孔变大的现象，半淹胁迫下更

加显著。（3）淹水胁迫后，处理组桑树叶片中相对叶绿素含量均低于对照组。处理

组的抗氧化酶对水淹环境的反应强，表现随着淹水时间的延长，过氧化物酶（POD）

活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性逐渐升高，丙二醛（MDA）含量随胁迫时间延长

呈波浪式的变化，可溶性蛋白随胁迫时间的延长不断上升。说明桑树可以通过调节渗

透调节系统和活性氧清除系统来抵御淹水带来的伤害。

桑树胁迫相关的调控基因及其分子机制研究对提高桑树抗逆性及保存种植资源

有重要作用。目前，桑树相关转录因子的研究相对较少，进行桑树非生物胁迫响应的

相关基因研究具有重要理论和现实意义。因此，本研究重点对桑树进行了淹水等非生

物胁迫与激素处理，并对非生物胁迫相关的HDZIPI、NAC、AP2/ERF家族基因进行

了鉴定与分析，研究结果可为桑树耐水淹等逆境响应基因的筛选提供一定参考。

主要结论如下：（1）桑树HDZIPI转录因子家族成员共有14个，根据亲缘关

系将桑树HDZIPI转录因子家族划分为α、β、γ、δ、ε、φ6个分支，MEME程序

分析表明，HDZIPI家族的保守基序与聚类分析结果具有较高一致性。基因表达模式

分析发现，桑树HDZIPI转录因子家族成员在激素、水淹、脱水和盐胁迫下的均有

不同程度的表达，γ分支基因MnHDZip8受到盐和脱水胁迫诱导后大幅度上调表达，

推测MnHDZip8在桑树逆境胁迫响应中具有潜在重要功能。

（2）共鉴定出桑树NAC转录因子家族成员78个，根据进化关系可分为9分支。

MEME分析显示，桑树NAC转录因子家族的保守基序与聚类分析结果具有较高的一

致性。qRTPCR分析发现，桑树NAC转录因子家族成员在激素、水淹、脱水和盐胁

迫下的基因表达量都有不同程度的上调和下调表达。其中，多数MnNAC基因在受到

SA激素胁迫在处理3h后达到峰值。淹水胁迫处理后3d内有显著表达，MnNAC2和

MnNAC11受到淹水胁迫的显著上调诱导表达，推测桑树MnNAC2和MnNAC11在淹

水胁迫中发挥重要功能。

（3）桑树ERF转录因子共93个，根据进化分析可分为12个分支。基于MEME

程序分析，桑树ERF其保守基序与聚类分析结果具有较高的一致性。通过qRTPCR

分析桑树ERF转录因子家族成员在激素、水淹、脱水和盐胁迫下的表达情况，结果

显示桑树ERF基因在激素条件下的表达量显著上调，基因表达维持在高水平的时间

较长，淹水胁迫处理3d时基因表达量变化较显著。MnERF6、MnERF9和MnERF10

基因受到淹水和激素胁迫后显著上调，推测桑树MnERF6、MnERF9和MnERF10基

因在淹水胁迫等逆境中可能发挥重要作用。

以上结果初步明确了桑树HDZIPI、NAC和AP2/ERF三个转录因子家族成员、

结构和胁迫下的表达模式，为进一步研究这三个转录因子家族的进化规律和生物学功

能奠定了基础，为耐水淹候选基因的选择提供了一定的参考。

关键词：桑树；转录因子；非生物胁迫；表达模式分析

Abstract

Abioticstressisoneoftheimportantfactorsaffectingcropyield.Transcriptionfactors

canregulategeneexpressionthroughtheinte