【摘 要】
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我国苹果栽培面积和产量均居世界第一位,目前广泛应用于苹果矮砧密植栽培模式的无性系矮化砧木M9、M26等,有较好的矮化和早花效果,但是根系浅,不耐旱,在土壤贫瘠、水分缺乏的地区长势弱,产量低,这限制了效益较高的苹果矮砧密植栽培模式的推广。研究苹果砧木的抗旱机理及培育抗旱砧木是苹果生产急需解决的问题。本研究对干旱处理下的‘平邑甜茶’进行转录组测序,发现多个WRKY转录因子家族差异表达,利用苹果基因组鉴
【基金项目】
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河南省重大科技专项果树（桃、枣、苹果、葡萄等）优异种质资源创新和高效育种体系构建编号151100110900; 河南省现代农业产业技术体系大宗水果产业技术创新团队编号S2014-11-G02、Z2014-11-03; 国家重点研发计划（2018YFD1000300）项目子课题“果树抗逆资源鉴定与挖掘”; 国家自然科学基金青年科学基金项目（31801844、31801818）; 河南农业大学青年英才
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我国苹果栽培面积和产量均居世界第一位,目前广泛应用于苹果矮砧密植栽培模式的无性系矮化砧木M9、M26等,有较好的矮化和早花效果,但是根系浅,不耐旱,在土壤贫瘠、水分缺乏的地区长势弱,产量低,这限制了效益较高的苹果矮砧密植栽培模式的推广。研究苹果砧木的抗旱机理及培育抗旱砧木是苹果生产急需解决的问题。本研究对干旱处理下的‘平邑甜茶’进行转录组测序,发现多个WRKY转录因子家族差异表达,利用苹果基因组鉴定WRKY苹果转录因子家族成员,并进行了表达分析研究。对于差异表达倍数较高MdWRKY40进行了功能验证,研究其在抗旱反应中可能发挥的作用。主要结果如下:1、对苹果砧木‘平邑甜茶’幼苗进行干旱处理,处理第五天采集嫩叶,进行转录组测序,结果显示4200个基因差异表达,其中1449个基因上调表达,2751个基因下调表达。差异基因KEGG分析表明,与代谢相关的基因显著富集,光合作用碳代谢、氨基酸合成、淀粉和蔗糖代谢、嘌呤代谢等代谢通路显著富集。有259个转录因子差异表达,研究报道的与抗逆相关转录因子MYB、NAC、ERF、HSF和WRKY等家族有多个成员差异表达。2、在苹果基因组中鉴定得到113个WRKY转录因子家族成员,可分为Group Ⅰ（9个）、Ⅱ（87个）和Ⅲ（17个）三个亚家族。在苹果花、果实、叶片、根、茎尖和茎等组织中有多个WRKY基因表达量较高。但MdWRKY29b只在根系中表达,MdWRKY74b只在茎中表达。干旱和盐胁迫下WRKY表达分析表明,有1 1个苹果WRKY基因在盐诱导下上调表达,有16个苹果WRKY基因在干旱诱导下上调表达,其中MdWRKY40在干旱胁迫下表达的差异倍数较高。3、MdWRKY40a和MdWRKY40b在酵母中没有转录激活活性。通过酵母单杂交实验验证MdWRKY40转录因子能与MdNCED启动子结合,MdWRKY40可能通过调控ABA合成参与抗旱响应。4、构建了MdWRKY40b基因的过表达载体,通过农杆菌介导的花序侵染法侵染拟南芥,得到转基因拟南芥阳性苗,为下一步MdWRKY40b基因功能验证提供了材料。
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