转录因子OsbZIP5负调控水稻的耐旱性

作者：仝宇; 王聪; 赵利利; 连娟; 刘晓梅; 赵宝存^*

来源：中国生物化学与分子生物学报, 2021, 37(06): 798-810.

DOI：10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.03.1427

• 水稻
• OsbZIP5
• 干旱耐受

干旱是影响水稻(Oryza sativa)等农作物生长和产量的主要非生物胁迫因素。克隆和鉴定耐旱相关基因,研究水稻耐旱机制对提高粮食产量有重要的意义。本研究以水稻为材料,克隆1个水稻bZIP家族转录因子的编码基因OsbZIP5,并对其耐旱功能进行初步研究。本文构建p35S-OsbZIP5-GFP4、pGBKT7-OsbZIP5、pCAMBIA1300-OsbZIP5-OE和pTCK303-OsbZIP5-RNAi等不同的表达载体,分别转化了烟草、酵母、拟南芥和水稻。对OsbZIP5-GFP4转基因烟草进行激光共聚焦(confocal)观察,发现OsbZIP5定位在细胞核。对pGBKT7-OsbZIP5转化的酵母进行报告基因表达分析,表明该蛋白质能够激活报告基因的表达,具有转录激活活性。对OsbZIP5过表达转基因拟南芥在幼苗期和生殖生长时期的耐旱性进行检测。结果表明,OsbZIP5过表达降低了转基因拟南芥在聚乙二醇(polyethyleneglycol, PEG)和脱落酸(abscisic acid, ABA)处理条件下的根长及成株的耐旱性。利用20%PEG模拟干旱胁迫,对OsbZIP5 RNAi转基因水稻幼苗期的耐旱性和耐逆相关生理指标进行统计分析发现,不同OsbZIP5 RNAi转基因水稻株系的平均存活率分别是65%、58.30%和73.30%,而野生型的为21.67%;在正常生长条件下,RNAi转基因水稻的脯氨酸、叶绿素和丙二醛含量与野生型的各项指标基本一致,而在聚乙二醇处理后,RNAi转基因水稻的上述指标的平均值分别是159.54μg/g FW、0.24 mg/g FW和7.44 nmol/g FW,而野生型的平均值分别是102.56μg/g FW、0.13 mg/g FW和13.61 nmol/g FW。进一步分析还发现,干旱条件下,不同OsbZIP5 RNAi株系的水稻叶片的全闭气孔的比例均在66%以上,而野生型的约为50%,RNAi株系的失水率也低于野生型。由此表明,OsbZIP5下调表达改善转基因水稻的生理指标,降低气孔开度和失水率,提高RNAi转基因水稻的耐旱性。上述结果表明,OsbZIP5是水稻干旱胁迫耐受的负调节因子。

• 单位
  生命科学学院; 河北师范大学