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调控大豆异黄酮合成转录因子GmMYBJ3与GmMYB9的功能鉴定

王庆钰  赵明珠  王英  李景文  闫帆  刘雅婧  杨旭光  张鑫生  赵磊  
【摘要】:异黄酮是大豆的主要有效活性成分之一,能够提高植物防御非生物胁迫的能力,同时在人类的营养和健康方面具有诸多功效。异黄酮合成途径是植物苯丙烷代谢途径的分支之一,鉴于苯丙烷代谢途径主要受转录因子调控,推测转录因子在异黄酮合成途径中具有重要作用;在很多重要农艺性状中,通过与数量性状相连的遗传标记筛选相应的等位基因已得到有效证实,所以我们将目标锁定在大豆异黄酮QTL附近的转录因子。由于异黄酮的合成和积累受遗传和环境因素共同决定,本研究引用前人的研究成果,选取不同品种的自交系在不同年份、不同地点定位到的位于大豆第6号染色体上游2个相邻的QTL,GLY1和qGm06,两个位点的SNP位置相距0.7 cM,在0.7 cM的区间内发现了MYB转录因子GmMYBJ3,在0.7 cM的区间外、GmMYBJ3下游约0.38 cM处发现了GmMYB9。亚细胞定位结果表明,GmMYBJ3、GmMYB9均定位于细胞核中,能够行使其对基因表达调控的作用;酵母自激活实验证明GmMYBJ3具有转录激活活性,而GmMYB9则相反;利用qRT-PCR及HPLC检测GmMYBJ3、GmMYB9在大豆胚不同发育阶段的表达情况及大豆胚的异黄酮含量,结果表明,两个MYB转录因子的表达趋势与异黄酮含量趋势一致,且均具有正相关性;分别构建异黄酮合成路径上的关键酶基因CHS8与IFS2启动子的报告载体,与构建的两个MYB转录因子的效应载体组合,通过农杆菌介导法侵染烟草叶片进行瞬时表达分析,测定GUS荧光值的结果表明GmMYBJ3、GmMYB9均能上调CHS8启动子的表达,但不能调控IFS2启动子;通过农杆菌介导的遗传转化法,将携带GmMYBJ3、GmMYB9的植物表达载体分别转化大豆胚尖,T2代的Southern blot结果表明遗传转化成功,两个MYB转录因子在转基因植株中的表达量均高于野生型;qRT-PCR结果表明,GmMYBJ3、GmMYB9均能上调异黄酮合成路径的酶基因CHS8、CHI的表达,但对PAL1、IFS2、F3H的表达没有影响。利用HPLC方法测定携带GmMYBJ3、GmMYB9的T2代转基因植株籽粒的异黄酮含量,与野生型相比分别提高了1.4倍及1.1倍。

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