NF-Y基因家族调控杨树抗旱和水分利用效率性状的分子机制

我国水资源十分贫乏，培育强抗旱性、高效水分利用效率（WUE）植物新品种十分重要。本研究以抗旱、WUE差异显著的欧美杨(Populus × euramericana )2个基因型为材料，从转录因子NF-Y (Nuclear factor Y)家族介导的转录调控网络入手，分析了2个基因型杨树NF-YB家族17个成员基因表达的组织特异性和时空表达模式差异；从速生型欧美杨NE-19 (Populus nigra × (Populus deltoides × Populus nigra))中克隆得到PdNFYB7. 通过PdNFYB7遗传转化拟南芥的种子萌发、幼苗生长、WUE 以及胁迫响应研究其功能。PdNFYB7 收到PEG6000和ABA诱导，超标达PdNFYB7转基因拟南芥WUE提高抗旱性加强。同源突变体植物表现出WUE降低、对于干旱敏感。突变体补偿分析分析发现互补植物与野生型植物相似的WUE和抗旱性。在欧美杨R270中克隆得到在赤霉素信号转导途径起作用的PdGASA1、PdGASA2和PdGASA4基因。在野生型拟南芥中超表达这3个基因，结果表明转基因株系在萌发速率、根长、叶面积和株高上都有所提高。通过对黑杨组培苗进行植物激素处理，检测了该处理条件下基因表达量的变化，结果表明PdGASA基因与赤霉素调控相关。研究表明PdNFYB7 、PdGASA1等基因在植物WUE与干旱响应中起正向调节作用。研究鉴定NF-Y途径中调控WUE和抗旱性的关键基因，为抗旱、高效WUE杨树新品种创制奠定理论与技术基础。