拟南芥ABI5亚家族基因表达特性的比较研究

拟南芥ABI5亚家族转录因子AtDPBFs (DC3 promoter binding factors)/ABFs (ABRE binding factors)由9个高度同源的成员组成,它们参与了植物生长发育过程中种子成熟和休眠、开花时间、根的生长、ABA信号转导和逆境响应等过程。该研究采用qRT-PCR方法分析了拟南芥ABI5亚家族9个基因在不同组织和生长阶段、以及苗期对ABA、高盐、高渗和低温等响应下mRNA的相对含量变化,以明确9个基因的生物学功能及其异同。结果显示:(1)在拟南芥种子刚萌发时有6个基因较5 d龄幼苗均极显著大量表达;在营养生长阶段,未检测到At5G42910基因的信号,其余8个基因均随幼苗生长mRNA相对含量也相应增加,且AtDPBF2和AtDPBF4的增加幅度最大;13 d龄幼苗中ABF3的相对含量最高,约为ABI5的59倍。(2)在生殖生长阶段,茎和根中9个基因均少量表达,而在花和种子中均大量表达,且ABI5表达量最高,分别约为根中表达量的122倍和730倍;叶片中ABF2表达量最高,果荚中AtDPBF2表达量最高,两者分别约为根中表达量的10倍和12倍;At5G42910基因在花和果荚中高表达,约为其他器官表达量的5倍。(3)100 mmol·L~(-1) NaCl、50μmol·L~(-1)山梨醇、10μmol·L~(-1)ABA分别处理8 d后,各处理幼苗生长发育较对照明显减缓,且随着处理浓度上升抑制效应进一步加剧。(4)20μmol·L~(-1) ABA处理13 d龄拟南芥幼苗后,ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量增加最高,二者的增幅均接近30倍;100 mmol·L~(-1)山梨醇处理使ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量增加最高,两者的增幅分别接近120倍和30倍;100 mmol·L~(-1) NaCl处理导致大多数ABI5亚家族基因表达下调,但仅ABF3基因有较明显的上调;4℃低温处理使ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量分别上升了约110倍和25倍。研究表明,在营养生长阶段ABI5亚家族8个成员的表达逐渐增加,进入生殖生长阶段后各基因的表达大幅上升且存在组织差异性,花和种子中9个基因均大量表达而根和茎中少量表达,叶片中ABFs基因发挥主要作用,在种子形成及成熟过程中ABI5和AtDPBF2基因发挥主要作用;在非生物胁迫响应方面,ABF1和ABI5主要响应ABA和渗透胁迫,ABF3主要响应盐胁迫,应对冷胁迫时除ABF1外,ABI5也发挥重要作用,推测At5G42910基因在种子形成以及成熟过程中具有重要作用。