拟南芥雄配子特异表达的WRKY34基因负调控成熟花粉抗冷性

【摘要】：温度胁迫是影响作物产量和地理分布的重要环境因子之一。低温冷害胁迫影响植物生长发育的各个阶段,尤其幼苗期和生殖发育期是植物响应外界冷害逆境环境非常敏感时期,最终导致农作物产量大幅减低。植物WRKY基因家族是植物独有的转录调控因子超级家族,在调控植物抵抗生物和非生物逆境胁迫反应及其信号转导途径方面发挥重要的生物学功能。我们最近的研究工作证实,拟南芥WRKY34基因(?)雄配子中特异表达,受低温冷害胁迫强烈诱导,其编码产物定位于细胞核。遗传分析证明,WRKY34基因T-DNA插入突变体(wrky34-1和wrky34-2)的成熟花粉粒对低温冷胁迫的敏感性比野生型显著降低,其花粉活力在低温冷胁迫后显著地高于野生型。通过比较分析低温冷胁迫对植物成熟花粉粒的活力、花粉萌发、花粉管伸长以及最终对植株种子产量等方面的影响,进一步证实wrky34成熟花粉的花粉活力显著地高于野生型;而且,WRKY34高表达转基因植株的成熟花粉粒即使在没有冷处理的条件下也表现出不育。这说明WRKY34作为一个负转录调控因子参与了成熟花粉粒对低温冷胁迫的响应。在野生型植株的成熟花粉粒中,受低温强烈诱导的CBF1,CBF2和CBF3基因不能被冷诱导,而在wrky34中CBF系列基因及其下游靶基因能够被强烈的诱导,这表明WRKY34可能在成熟花粉粒中负调控低温诱导的CBF系列基因的表达,从而参与成熟花粉粒对低温冷胁迫的响应。上述研究结果部分解释植物花粉对低温非常敏感的原因。