金花柳的EfMYB124基因过表达可提高拟南芥对低温和干旱的耐受性

《BMC Plant Biology》：Overexpression of the EfMYB124 gene from Erianthus fulvus enhances tolerance to low temperature and drought in Arabidopsis thaliana

　　

摘要

背景

低温和水分胁迫等环境因素常常会阻碍甘蔗（Saccharum spp.）的正常生长，这不仅会影响甘蔗作为糖类和生物质原料的供应，还会造成严重的经济损失。提升甘蔗的抗逆性一直是甘蔗育种中的重要研究方向。作为甘蔗的野生近缘种，Erianthus fulvus具有出色的耐逆性。因此，充分挖掘E. fulvus中的优异耐逆基因，可为未来通过分子育种手段提升甘蔗抗逆性提供重要的候选基因。

研究结果

本研究分析了由低温和干旱诱导的基因EfMYB124的进化特征，还将该基因成功转移到拟南芥中，进一步研究了转基因植物在胁迫条件下的损伤程度、生理反应以及胁迫诱导的基因表达情况。EfMYB124与A1组中的At1R-MYB亲缘关系最为密切，而该组的基因都具有应对逆境的潜在功能。在甘蔗基因组中发现了大量与EfMYB124同源的基因。在干旱和低温处理下，EfMYB124-转基因植物的外部损伤相对较轻，同时这些植物中三种抗氧化酶（CAT、POD和SOD）以及Pro的含量或活性迅速上升，而MDA的生成量则有所下降。进一步分析表明，EfMYB124能够特异性调控与冷胁迫相关的基因（CBF1、CBF3、COR15a和COR4）以及与干旱胁迫相关的基因（RD29A、P5CS1、SOD1和CAT2）的表达。此外，EfMYB124还能抑制包括NCED3、ABI5、ABF2和RD29B在内的关键ABA信号传导相关基因的基础表达水平。

结论

总之，本研究初步证实EfMYB124在调控植物对干旱和低温的抵抗力方面起着积极作用。这些重要发现为后续深入研究EfMYB的功能及其上下游相互作用关系奠定了基础，同时也为未来将该基因应用于甘蔗耐逆性育种的遗传改良提供了必要的科学依据。