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辣椒中ABA介导的干旱胁迫响应相关基因CaDRT1的鉴定与功能分析

来源:一二三四网
\辣椒求志剧R 。F c A cA吲cuM 2016.3国外昧望 辣椒中ABA介导的干旱胁迫响应相关基因 CaDRT1的鉴定与功能分析 Woonhee Baek’Sohee Lim’Sung ChulLee (中央大学生命科学系, 首尔 156。756韩国) 摘要植物时常受到高盐和干旱等各种各样的环境胁迫,因此植物也进化出了各种防御机制以应对胁 迫所带来的毒害作用。脱落酸(ABA)是一种植物激素,调控植物的生长发育并对非生物胁迫产生响应。 本研究从经ABA处理的甜辣椒(Capsicum annuum)叶片中鉴定出了一个耐旱基因CaDRT1(Drought Tolerence 1)。CaDRT1基因在叶片中的表达受环境胁迫大幅诱导。经ABA处理后,CaDRT1在辣椒叶片中 大量表达,表明CaDRT1蛋白在非生物胁迫响应中具有着重要功能。 通过病毒诱导基因沉默(VIGS)技术沉默CaDRT1基因后,叶片气孔关闭受限,蒸腾失水量上升,植株 受到显著伤害。CaDRT1过表达(CaDRT1一OX)的拟南芥在发芽期、幼苗期及成株阶段均呈ABA敏感的表型。 此外,CaDRT1一OX植株呈耐旱表型,其特点是气孔关闭程度高,蒸腾率低,叶片温度高,叶片中干旱应答基 因表达量增加。上述结果表明CaDRT1在ABA介导的干旱胁迫响应中起正向调控的作用。 关键词 ABA;CaDRTI;干旱胁迫;辣椒;病毒诱导基因沉默 缩略词脱落酸 ABA 定量逆转录聚合酶链反应 qRT-PCR SOS 气孔开放缓冲液 花椰菜花叶病毒 CaMV TRV GFP 烟草脆裂病毒 绿色荧光蛋白 VIGS MS 病毒诱导基因沉默 MS培养基 超表达 OX 能,因此与植物的胁迫耐性相关。渗透胁迫通常会 诱发组织中ABA的产生和积累,且主要是在叶片 1 背景 植物常暴露在不利的环境条件下,如干旱、盐 渍化、冷害和各种病原体等。为适应这些胁迫,植 物进化出广泛而复杂的防御系统,以将胁迫对其生 长发育的影响降到最小。干旱是一种重要的环境胁 迫,是根系缺水的普遍后果。为预防干旱的发生,一 组织中,这使植物对胁迫响应产生适应,包括气孔 关闭和胁迫响应相关基因的表达[4-61o在胁迫的诱 导下,大量沉默基因被ABA激活。与其他的植物激 素相比,如生长素和赤霉素等,ABA调节着大量基 因表达的重编程。1O%以上的拟南芥基因对ABA 有响应[7-8]o这些ABA响应基因在提高抗旱性上 是要将蒸腾失水降到最低,二是要将根系吸水升到 最高n。】。为适应干旱,植物进化出的防御系统能调 控胁迫响应基因的表达,进而使植物在形态学和生 具有重要作用。一些学者已经报道称ABA缺乏或 ABA响应突变体(ABA响应基因被敲除的植株) 理学上产生变化。而干旱胁迫响应是一个复杂的过 程,由干旱引起的功能上的准确变化尚不为人知。 当植物遭遇干旱胁迫时,它们通过触发胁迫 容易受干旱胁迫的影响;此外,对这些突变体分析 后,ABA信号通路中的多种重要成分被鉴定了出 来[4,9-12]。ABA响应基因的产物包含一些关键酶, 它们催化重要蛋白的合成,如转录因子、激酶、磷酸 信号网络来改变其原有的细胞程序。该过程始于脱 落酸(ABA)作为胁迫信号被细胞接收。ABA是 一种重要的植物激素,在不同的环境胁迫中都有功 酶和离子通道等,这些蛋白能在干旱胁迫下保护植 物细胞[5 】,。其中,许多基因的功能已经被阐明了。 国外隙望2016.3 ABA响应基因与多种防御机制相关,而其准确的功 OuRNA 。F NA cA吲cuM 椒求志 筛选。选择出的CaDRT1.OX转基因植株CaDRT1一 OX1和CaDRT1.OX2采用RT-PCR验证其基因的 表达情况。 2.3 RNA提取与qRT—PCR 能却尚不清楚。 本研究鉴定出了甜辣椒(Capsicum annuum) 耐旱基因1(DRought Tolerance 1,CaDRT1),该 基因编码一个未知的胁迫响应蛋白,并在甜辣椒 (Capsicum annuum)中作为干旱胁迫正向调控因 子。研究表明CaDRT1的转录由非生物胁迫诱导, RT-PCR的总RNA取自经ABA、干旱、盐胁迫 处理的辣椒叶片,TRIzol法提取RNA的步骤附后。 提取的RNA样品用不含RNA的DNA酶去除基 因组DNA,于一20℃保存。使用cDNA合成试剂盒 (Roche)进行RT-PCR,步骤见说明书。同时,使用 qRT-PCR检测产物,以确定cDNA样品是否被基因 组DNA污染。将得到的cDNA与iQ 。MSYBR Green Supermix和基因特异引物混合,在CFX96 Touch 。M (Bio.Rad,Hercules,CA,美国)中进行qRT-PCR反 包括脱水与高盐。为阐明非生物胁迫下CaDRT1 功能缺失与功能获得,本研究分别在辣椒和拟南 芥中做了CaDRT1的沉默和超表达。研究发现, CaDRT1一沉默的辣椒植株呈干旱敏感的表型,其特 征为气孑L关闭受限,叶片蒸散偏高,叶片温度偏低。 相反,CaDRT1一OX的拟南芥植株在整个生长时期 呈ABA敏感表型。此外,CaDRT1一OX植株呈耐旱 表型,表现为蒸腾速率偏低和胁迫响应标记基因表 达量升高。综上,本研究表明CaDRT1是ABA介导 的干旱胁迫响应中的正向调控因子。 应。所有的反应重复3次,循环参数为:95℃5 rnin; 95℃20 S,60℃20 S,循环45次;75℃20 S。qRT- PCR至少设置2个生物学重复、3个技术性重复。 拟南芥和辣椒转录本的相对表达水平以内参基因 为参照,分别为Actin 8和Actin,。 2.4亚细胞定位 2材料和方法 2.1 植物材料与生长条件 辣椒(Capsicum annuum L.,CV.Nokgwang) 将融合了不含终止密码子的CaDRT1基因 GFP二元载体p326一GFP转入农杆菌GV3 1 0 1株系 和本氏烟(Nicotiana benthamiana)种子使用由堆 肥(泥炭苔、珍珠岩、蛭石,5:3:2,v/V/v)、沙和 壤土(1:l:1,v/v/v)混合的基质播种。植株生 长温度24cC,光照由目光灯提供(130 ̄tmol/m2/s, 光周期16 h,暗周期8 h)。拟南芥(Arabidopsis thaliana,生态型Col一0)种子先用70%的酒精消毒, 中。在含抗生素的LB液体培养基中筛选含目标载 体(CaDRT1一GFP)的菌株,并于诱导培养基(10 mM MES,pH 5.6;10 rnM MgC12;200 pM乙酰丁 香酮)中重悬。细胞随后与p19株系混合,OD㈣ 达到0.5后侵染完全展开的本氏烟叶片。采用激光 共聚焦显微镜LSM 700(Carl Zeiss,德国)在488 nm波长下检测GFP信号。 2.5病毒诱导基因沉默 之后使用NaOH处理1 0 min,随后使用无菌蒸馏水 冲洗l0次,播种于含1%蔗糖的MS固体培养基上。 种子于培养箱中发芽,温度24%,光周期16h,暗周 期8 h。拟南芥幼苗培养条件与发芽条件相同。 2.2 CaDRT1一OX转基因突变体构建 将CaDRTI全长cDNA克隆到pENTR/ 用烟草花叶病毒(TRv)介导的病毒诱导 基因沉默(VIGS)系统沉默辣椒中的CaDRT1基 因【1钔。为特异性沉默CaDRT1基因,CaDRT1 eDNA D—TOPO载体(Invitrogen)中。采用LR reaction将 基因整合到pK2GW7载体中,以花椰菜花叶病毒 (CaMV)35 S启动子驱动CaDRT1基因,使其稳 中一段237 bp的片段被插入到pTRV2载体中,构 成pTRV2:CaDRT1。分别使用含pTRV1、pTRV2和 pTRV2:CaDRT1的农杆菌(OD6o0=0.2)侵染子叶完 全展开的辣椒。侵染后置于培养箱中,温度23℃,光 周期16 h,暗周期8 h,以便病毒的增殖与传播。 2.6脱水胁迫处理 定表达。测序后,使用热激法将正确的重组载体转 入农杆菌(Agrobacterium tumefaciens),采用蘸花 法进行拟南芥转化。收获拟南芥种子后,将其播种 在含50 pg/mL卡那霉素的MS固体培养基上进行 C 尺丌一OX与CaDRT1.沉默植株的干旱耐 性通过测试水分损失率进行比较。每株拟南芥和辣 41 谚 \ 椒求志。。uR 。F c A cA吲cuM 椒分别取6~8片叶黄于培养皿中,在特定的时问 2016.3国 }昧望 沉默的辣椒叶片,剥取表皮,在光照下将其浸于气 孑L开放缓冲液(SOS,组成为50 mM KCI,10mM MES.KOH,10 gM)中。孵育3 h后,更换新的 SOS蚪加入10 gM或1 5 gM的ABA。孵育2.5 h后, 进行气孔直径测量。每个实验重复3次。辣椒气孑L 孑L径测屋采用的是1叶或2叶的植株。 点测量其鲜重j=5{失。耐旱实验取3周大的拟南芥幼 苗和4叶的辣椒茁进行处理[4J。脱水胁迫方法为断 水10 d后再恢复供水2 d。 2_7叶绿素含量 用0 M和1O0 M ABA处理野生型和 CaDRT1.OX拟南芥的叶片,7 d后测定叶绿素含 量。处理期问,植株均在培养箱中培养,温度24%, 3结果 3.1 CaDRT1基因的分离和测序 光周期l6 h,暗周期8 h。材料随后使用95%乙醇 浸泡,于37 条什下持续振荡2 d。叶绿素含量由分 光光度计测定,汁算公式为:Ch =(5.24 X A )+ 为鉴定非生物胁迫响应基因,我们从ABA处 理和对照的叶片提取总RNA进行了差异杂交筛选 分析 】。结果表明,CaDRT1在ABA处理的叶片 f:表达较对照显著增加。CaDRT1的cDNA含有一 个K为273 bp的开放阅读框,编码一条含78个氨 (22.24 x A )。其中ch 为叶绿素含量,单位为gg/ mL,A为吸光值。每个处理重复3次。 2.8热成像 4周大的辣椒和3周大的拟南芥经50 LtM ABA处理后用于热成像测定。热成像通过红外照相 机(FLIR系统;T420)获取,叶片温度通过FLIR Tools+ver 5.20软件测定。 2.9气孔孔径测量 基酸的肽链,分子量为8.563 kDa,等电点(pI)为 8.76( 1)。氨基酸序列分析显示,CaDRT1蛋白 与其他蛋白质相似性不高(29.487%~31.179%), 日.其功能尚不清楚。比对分析的结果显示了 CaDRT1蛋白(Accession No.KT693384)与大 (Glvcine max,Acession No.XP 003537912.1)、 取5周大拟南芥的莲座叶和2周大基因瞬时 (A)C annuum G max KT693384 XP O03537912_1 XP O036068611 NP 5653841 CDY70122 1 KT693384 XP O03537912 1 M.truncatufa A thaliatla B.napus C annuum G max 羽 翼 豪 ana) ∞∞惦∞柏 M truncatula Althaliana XP 0036o6861.1 B napus NP 5653841 CDY70122 1 ——Z一 』一x 。。 图1辣椒(Capsicum annuum)DRought Tolerance l(CaDRT1)cDNA的序列比对 CaDRTI蛋Ca(Accession No.KT693384)与大豆(Glycine max,Acession No.XP 003537912.1)、蒺藜苜 Medicago truncatula,Accession No.NP565384. 1)和油菜(Brassica 1)、拟南芥(Arabidopsis thaliana,Accession No.P003606861napus,AccessionNo.CDY70122.1)的同源蛋ca比较。黑色背景表示氨基酸相同 42 国外嘹望2016.3 蒺藜苜蓿(Medicago truncatula,Accession No. NP 565384.1)、 拟南芥(Arabidopsis thaliana, 。uRNA 。F c A cA吲cuM辣椒求志/ Accession No.P 003606861.1)和油菜(Brassica napus,Accession No.CDY70122.1)同源蛋白的相 似性。 3.2 ABA、干旱及高盐处理对CaDRT1的诱导 为检验CaDRT1与非生物胁迫信号响应可能 存在的关联,我们分别检测了ABA、干旱、高盐处理 后CaDRT1的表达水平(图2)。qRT-PCR结果表 明,ABA处理2 h后,CaDRT1上调表达2.4倍, C .Q 3O ∞ CO 并在12 h后达到峰值;之后其表达水平逐渐降低 (图2a)。此外我们发现,干旱和高盐诱导辣椒叶片 中的CaDRT1大量表达。干旱和高盐处理2 h后检 . △ × n) ∞ 2O 测到CaDRT1的表达量,处理后24 ¨ co一,L∞∞— _J△)(∞。>l1∞一∞ h内其表达量 叭,L  逐渐增加(图2b)。前人研究表明,NaC1是诱导植 9 6 3 0 ∞ 面 10 、, uol∞∞eJd×∞∞言∞I. a 0 5 4 3 2 1 O 物细胞产生渗透胁迫的主要因子[】 。本研究发现, NaC1处理后的12~24 h间,CaDRT1的转录水平 有轻微的升高(图2 C)。 3.3 CaDRT1蛋白的亚细胞定位 我们将35S启动子、CaDRT1和绿色荧光 蛋白(GFP)报告基因连接制成融合表达载体。 35S:CaDRT1一GFP融合蛋白在本氏烟表皮细胞的 细胞核与细胞质中均一表达(图3)。核定位情况与 细胞核DAPI染色观察时的蓝色信号一致。以上结 果表明,CaDRT1蛋白定位于细胞核与细胞质,且 在各位置均有功能。 3.4 CaDRT1沉默导致辣椒植株耐早性减弱 O 2 6 12 24 Hours after treatment 图2 CaDRT1基因响应脱落酸(ABA)和 非生物胁迫的表达水平 辣椒叶片经50 ABA(A)、干旱胁迫(B)、200 NaC1(C)处理后,不同时间点CaDRT1基因的qRT- 脱水处理后CaDRT1转录水平升高(图2b), 表明CaDRT1在干旱胁迫响应中具有功能。因此我 们采用了VIGS技术进一步研究CaDRT1在植株防 御响应中的作用n 。用重组烟草皱曲病毒(TRV: CaDRT1)和空载体(TRV:00)分别注射辣椒子 叶,并用RT-PCR验证VIGS的功能。结果表明, CaDRT1沉默以后,辣椒叶片中的CaDRT1表达水 平较低(附录图1)。为验证CaDRT1沉默是否造 成辣椒表型的变化,分别给予对照和CaDRT1一沉 默植株干旱胁迫(图4a)。水分充足的条件下, PCR分析。CaDRT1的相对表达水平由18S rRNA、Actinl 和EFla作为内参基因,且与对照叶片的表达水平进行比较。 数据由3个独立试验的平均值±标准误差所得 后CaDRT1一沉默植株恢复效果显著低于对照(图 4a下)。恢复供水2 d后,对照的存活率为66.6%, 而CaDRT1一沉默植株的存活率仅为14.2%。为研 究干旱表型与保水性的相关性,我们称量了离体叶 片的鲜重变化,并以此评估叶片水分蒸散量(图4 b o结果表明,CaDRT1一沉默植株水分损失较对 照更严重,表明CaDRT1一沉默植株的干旱损伤来 对照与CaDRT1一沉默植株间的表型没有差别(图 4a左)。而断水10 d后,CaDRT1一沉默植株的萎 蔫情况较对照更严重(图4a中)。此外,恢复供水 自叶片蒸散量的改变。我们进一步研究了一个可能 使CaDRT1一沉默辣椒受到干旱伤害的生理机制。 43 椒求志。。uR 。F NA cA GFP DAPI Visible 2016.3国外隙望 I--- 0 I ◇ I I- 簿I u- 0 图3 CaDRTI—GFP融合蛋白在本氏烟草表皮细胞的亚细胞定位 使用叶盘法将35S:CaDRTI—GFP和GFP转化到本氏烟草中进行表达,使用核细胞染料DAPI 染色,使用激光共聚焦显微镜观察图中标尺表示10 ium ABA通过控制气孔大小求控制蒸腾述率.、…J 气孔 放.蒸发吸热,叶片濉度降低, 此我ffJ通过测量 …‘片温度来评估蒸腾火水量 实验表明, 20 uM ABA处理后,CaDRTI一沉默辣椒的叶片涮Ill/ S& 著 低j:埘照( 4 C)熊腾速宰南气孔运动州1 ,且 l1i『人研究表}月{植侏埘ABA的敏感性决定f (eL直 子 ^果 示CaDRT1一OX种了对ABA 高度敏 感的表十 其发芽牢低丁野,li, 的种子?与发芽阶 段卡¨比,野生 CaDRTI—OX植株对ABA响应 的箍异 什养生K阶段吏『Jl1明{II5-( 5b~d) 外源 ABA对{』J,f=根的小利影响与尚水平的内源ABA 是抑制 生根的生K的抑制 于,但其具体机制 j 前尚小清楚[19 21] 我f『J研究J 野生型和CaDRTI— OX植侏 ABA处理币¨对照情况下初生根的乍k 情况 .结果表日月,ABA处删下CaDRT1一OX植株的 初 卜根受剑 著抑制( 5b 、1.0 laM ABA处理 V,J ̄-P! CaDRT1一OX柿株的仞牛根长度分别屉 0.1 taM ABA处理的38%和6%~8%(冈5 c) 、此 人小 ”J。为判定CaDRTI沉默降低I,涑做对 ABA敏感性,我们测定 t-YL直径一 CaDRT1一 C默辣椒 f对照分别经10“M币『J 20 laMABA处理后,气孔l 径/f 同,与叶片温度的结 粜一致( 4 d) 、CaDRTI一沉默辣椒的 (4L卣径 大于对照,表明CaDRT1一沉默植株的大埘蒸做失水 足III ABA敏感性降低所敏j 3.5 CaDRT1-0X植株在芽期、苗期和成株期对 ABA的敏感性增强 外,经l00 M ABA处 后CaDRT1一OX植株叶片 的【l r绿素 量 著低于野牛 ( 5d) .结果表明, CaDRTI 达提高了拟南芥 发芽阶段和营养生长 阶段对ABA的敏感性.. 3.6 CaDRT1 0X植株耐旱性增强 为验证CaDRTI 体内的功能,我们使川t 35S 启动子构建厂CaDRT1的化椰菜花叶痫毒(CaMV) 超表达载体,)i-转化拟 芥 我们得剑丫两个独立 下CaDRT1一OX檀株 芽期和背养牛长期 埘ABA离度敏感(图5), 此我们推测CaDRT1 在十旱胁迫响应中具有作川 为验证猜想.我们研 究了CaDRT1一OX植株是 埘f:旱胁迫呈现不M H.CaDRT1表达 高(附录罔2)的T3纯合株系 (CaDRT1一OX),将曲者川于表型研究。ABA信号 r旱胁迫信 具有 川的信号转导途径,fjf f旱 胁迫信号不 依赖丁 ABAl 为俐 CaDRT1一J OX×lf ABA的响应,我f『J测定J ABA处理后 的表型( 6)。正常水分条件下,对照和CaDRT1一 OX植株II'{J的表 没有差异( 6a上)。然而 I,植 株断水l0 d后 CaDRTI—OX植株的萎蔫情况较 野 型更轻(冈6a I11)、此外,恢复浇水2 d后, CaDRTI—OX拟南芥的发芽率、根系生K状况和叶 绿素含量(陶5)、存分别含1.0、1.5、2.0 uM ABA 的MS固体培养 【 播种CaDRT1一OX的拟南芥种 CaDRT1一OX植株较列‘照恢复得更好(图6下)。恢 国外晾望2016.3 , JOURNAL OF CHINA CAPSICUM /L lBco焉 ∞u已JlJo 芭∞ (A) Watering 侣 12 一0/0一∞∞olJ0 ≥ re—Waterlng __ >叱J- Bef0re 9 At 48h after 3 O re-waterinq 00.. > _SurL vival1.J_ r 口mo ate 住 6 66.6 27.2% TRV2::00 TRV2: CaDRT1 14.2 14.2% —_蕊 一TRV2::00——l●一TRV2::CaDRT1 fC1 TRV2::00 TRV2:: CaDRT1 25.8 —D/0— L丁匕mQ∞一∞ ∞Eo=l∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 加 8 0 ■TRV2::00 一TRV2::CaDRT1 ABA( M) 0 10 0 10 20 ABA(BM) 图4干旱胁迫对CaDRTI+沉默辣椒的伤害程度加深 fA)空载体对照和CaDRT1一沉默辣椒植株经处理(植株在普通环境下栽培5周后断水10 d, 随后恢复供水2 d)后的存活率;(B)空载体对照和CaDRT1一沉默辣椒离体叶片在不同时间点 的蒸腾失水量;(C)ABA处理后,CaDRTI一沉默辣椒的叶片温度降低;(D)ABA处理后对照与 CaDRTI一沉默辣椒植株的气孔直径;取3周大的植株叶片,剥取表皮,并分别浸泡于含0 laM、l0 M、20 M ABA的气孔开放缓冲液(SOS)中。于显微镜下拍摄典型图片进行气孔直径测量 数 据由3个独立试验的平均值±标准误差所得=星号表示在3个独立试验具有显著差异(Student’S t检验,p<0.05) 复浇水24 h后,CaDRT1一OX1和CaDRT1一OX12 的存活率分别为100%和73.3%,而野生型的只 有13.3%。为研究干旱表型与叶片温度的相关性, CaDRT1一OX植株叶片的温度显著高于野生植株。 干旱耐性的定量测定一般取决于一些细胞 和分子的凶素,如蒸散失水、气孑L直径、叶片温度 和胁迫响应基因的表达量等。为确认CaDRT1一OX 我们测定了离体叶片的温度(图6b),结果表明 45 谚 、 椒求志 。u只 。F c川A cA cuM A 【 , 20]6.3国9}隙望 》 CaD尺7_7.oX≠≠2 1oo 一0/0一u0lle uIEJa0 8 0 —瓣一WT—・}一CaD尺T1一OX撑1 0 O 6 O 4 0 2 0 0 80 60 40 20 A 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 —0/0一S^^0J loo 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 ∞ Days after treatment ∞ ∞ 加 0 ∞ ∞ ∞ Days after treatment 加 加 Days aver 0 treatment (B) WT caDRT1.O× 撑1 j!j}2 (、 C) 磁WT嘲≠磁 嘲≠≠1 jfj}2}  (D) 疆WT秘撑1瀚撑2 a a a i 、一 《 ∞ 《 0 ≯ 一/\/\ 。.西E一一c。一co。= LJQ。Lo—co ∞ 0 0 0 牾 1 0 ∞ O 10O ABA(pM) ABA(pM) 图5拟南芥CaDRT1超表达植株(CaDRTI一0X)的ABA敏感性增加 (A)野生型(wT)与超表达(CaDRT1一OX)拟南芥种子经ABA处理0~7 d的发芽情况,种子于 分别含1.0、1.5、2.0 uMABA的1/2MS固体培养基上发芽;(B)WT和CaDRTl—OX幼苗在分别含0、1 0 uM ABA的1/2 MS固体培养基上的长势,图片拍摄于种植10 d后;(c)种植l0 d后的植株根系长度, 数据由3个独立试验的平均值±标准误差所得;(D)CaDRT1一OX植株成熟叶片对ABA高度敏感。对4 周大的植株喷洒0、100 pM ABA 3 d,随后测量每株植株的叶绿素含量。数据由3个独立试验的平均值 ±标准误差所得。根据Duncan’S multiple range test,不同的字母代表p<0.05的显著差异 植株耐旱性增强是由于其保水能力的提升,我们 处理下,CaDRT1一OX和野生型植株的气孔大小没 测定了离体叶片的鲜重变化(图6c)。结果显示 CaDRT1一OX植株鲜重损失 著低于野生型植株, 表明CaDRT1 OX植株耐旱性是取决于叶片蒸腾的 有显著差异。然而经10 laM或15 M ABA处 后, CaDRT1一OX植株的气孔显著小于野生型。结果表 明CaDRT1一OX植株对ABA的高度敏感导致气孔 关闭数量升高。随后我们测定了CaDRT1一OX和野 速率。蒸腾失水量南气孔大小决定,且前人研究表 明内源ABA水平与气孑L直径大小相关[22]o为确定 CaDRT1一OX植株蒸散失水较少是否南气孑L直径缩 小所致,我们分别检测了CaDRT1一OX和野生型植 株在ABA处理和对照下的气孔直径(图6d)。将表 生型植株的叶片温度。与脱水处理(图6b)干日似, CaDRT1一OX植株叶片温度显著高于野生型(I 6e)。为证明CaDRT1在干旱胁迫响应中的作州, 我们使用qRT-PCR分析了一些胁迫响应基【大1,如 ABF2、RD29A、RD29B、RAB18和COR15A( 7). .皮浸于SOS缓冲液中孵育,促进气孔打开。无ABA 国外隙望2016.3 JoURNAL OF CHINA CAPSICUM (A) 皇 堡 !: #1 #2 (B) WT D ,CaD尺7-7.O× ≠≠1 群2 28 5 0) .三 ●●● 引剖 0 0I- ●●,l,  ≥ 0' +V 雏 a) (2.98) (0) (5.96) 一D/0一 0la≥c∞aJ:l 、^厂r ∞ ∞ ∞ 加 ∞ ∞ ∞ ∞ 撑1 撑2 豆lIulau1 芒∞。j∞ o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Time aRer detachment(h) 一 一。j3 0 ∞lBlBEols ●WT一撑1耥撑2 ∞ ∞ ∞ ∞ 一 一8Jn1BJ∞ E 0 4 ∞-1 4 {己 孙 2 0 8 6 2(E) ABA( M) 图6 CaDRTI—OX拟南芥的耐旱性增强 fA1 CaDRT1一OX植株的耐旱性。2周大的wT和CaDRT1一OX植株断水l0 d.恢复供水24 h 后,植株的存活率;(B)3周大的wT和CaDRTI—OX植株最大3片叶的平均叶面温度;(C)wT与 CaDRT1 OX植株离体叶片在不同时间点的水分损失情况;(D)wT与CaDRT1一OX植株经0 M、 10 RM、15州ABA处理后的气子L孔径;(E)脱水后CaDRT1一OX植株叶片温度升高。取4叶期的植 株,去掉根部进行脱水胁迫处理,处理2h后拍摄热图,并测量最大3片叶的温度计算平均叶片温度。 不同的字母代表p<0.05的显著差异 47 国外隙望2016.3 响应。然而,CaDRT1一OX植株中胁迫应答基因表 达量升高不足以解释转基因植株在干旱胁迫下表 型的改变。需要更进一步的研究确定CaDRT1是否 直接参与胁迫应答基因表达的调控。 综上,该研究表明CaDRT1是一个新的小蛋 白,在辣椒中ABA介导的干旱胁迫响应中作为一 个正向调控因子。并且,本研究通过揭示CaDRT1 与气孔关闭的关联及胁迫响应基因的潜在联系,为 J0URNAL OF CHlNA CAPSlCUM 椒求志 不清楚。进一步的研究确定CaDRT1的底物或者下 游基因有助于阐明ABA和干旱的信号通路。 5致谢 本研究由大韩民国农村发展管理局“农村合 作研究计划(项目编号:PJ01101001)”资助。 6作者贡献 Woonhee Baek和Sohee Lim参与了实验与数 据分析。Sung Chul Lee设计实验并撰写论文。 植物的干旱胁迫响应提供了有价值的见解。然而, CaDRT1作为干旱胁迫响应正向调控因子的机制尚 参考文献 [1】 Yamaguehi・Shinozaki K,Shinozaki K.Transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance [8]Mizuno T,Yamashino T.Comparative transcriptome of diumally oscillating genes and hormone—responsive genes in Arabidopsis thaliana:insight into circadian clock— controlled daily responses to common ambient s ̄esses in to dehydration and cold stresses[J].Annu Rev Plant Biol, 2006,57:781-803 [2]Apse M P,Blumwald E.Engineering salt tolerance in plants[J].Curt Opin Biotechno1.2002,13(2):146—150 [3]Coca M A,Damsz B,Yun D J,Hasegawa P M,Bressan R A.Narasimhan M L.Heterotrimeric G—proteins of a plants[J].Plant Cell Physiol,2008,49(3):481-487 [9]Ma Y,Szostkiewicz I,Korte A,Moes D,Yang Y' Christmann A,Grill E.Regulators of PP2C phosphatase activity 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