水稻WRKY基因家族成员功能研究取得阶段性进展

2010-11-17 17:01 来源: 中国科学院
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  植物在权衡生长投入和抗逆消耗的过程中存在精细的分子调控机制,其中较为普遍的是通过改变转录调控因子的表达来影响下游功能蛋白的活性进而建立新的代谢平衡。WRKY家族是一类典型的编码转录调控因子的基因家族,在拟南芥和水稻中分别拥有七十多和一百一十多个成员,已报道的WRKY基因功能广泛地涉及植物与病原微生物的互作、植物对逆境胁迫的响应及植物保护结构的发育等过程。

  近期,中科院西双版纳热带植物园植物分子生物学研究组报道了水稻WRKY72基因在拟南芥表达的功能分析结果,初步将此基因的功能大致确定在脱落酸信号途径和生长素运输途径的交汇点。

  自2004年克隆到多个水稻WRKY基因并分析其中13个水稻WRKY基因的表达情况以来,版纳园余迪求研究员带领的研究小组将分步骤系统分析这些基因的生物学功能作为一个主要的研究方向。他们首先用拟南芥做转基因植物来探究这些水稻WRKY基因的可能功能,即以较经济的研究方式初步探讨具有重要农业价值的水稻WRKY基因,进一步再在水稻中有目标地进行基因过表达和基因抑制研究,目前已筛选到四个具有明显生物学功能的水稻WRKY基因(Song et al. 2010, Rice Science, 17: 60-72)。它们分别是OsWRKY45,其在提高转基因拟南芥抗病性的同时也显著地提高了它们的耐盐性和耐旱性(Qiu and Yu 2009, Envrionmental & Experimental Botany, 65: 35-47);OsWRKY23,其在提高转基因拟南芥抗病性的同时还加速了它们叶片细胞生理性死亡的进程(Jing et al. 2009, Plant Growth Regulation, 58: 181-190);OsWRKY08,其在提高转基因拟南芥耐高渗透势胁迫的信号通路是不依赖脱落酸信号途径的(Song et al. 2009, Chinese Science Bulletin, 54: 4671-4678);OsWRKY72,通过增强脱落酸信号途径中部分基因的表达和干扰生长素运输途径中部分基因的表达改变转基因拟南芥的正常生长状况,特别是极显著地削弱转基因拟南芥的顶端优势(Song et al. 2010, Journal of Biosciences,35: 459-471)。

  目前,该研究组已经完成了拟南芥做表达植物筛选功能水稻WRKY基因的阶段性任务,还获得了部分转基因水稻株系。该研究工作的一个新任务将是通过基因过表达和基因抑制技术在水稻体系中系统分析目标WRKY基因的功能。