干旱胁迫下苎麻表达谱研究及抗旱基因的克隆

苎麻是我国重要的纤维作物，干旱对于苎麻纤维品质和产量均有较大的影响，而苎麻抗旱分子生物学研究尚未见报道。.（1）本研究首先筛选了合适的苎麻抗旱生理指标，根据这些指标从本课题组苎麻种质资源中筛选出15份抗旱能力差异较大的品种，其抗旱能力排序依次为：牛耳青、华苎5号、广西黑皮蔸、江西铜皮青、江西芦番、湘苎1号、百里子青、恩施鸡骨白、修水麻、巴西2号、芦竹青、资兴麻、黔苎1号、黄壳早和细叶绿，为后续的抗旱研究奠定了材料基础。.（2）进行了苎麻苗期抗旱转录组和蛋白质组分析。首先对苗期华苎5号进行PEG模拟干旱胁迫处理，测定四项生理指标，以区别胁迫程度并确定转录组测序的取样时间。通过新一代高通量测序技术得到的转录组数据库，结合表达谱分析，发现胁迫处理后有16798个差异表达基因（分别为叶片中的9281个和根系中的8627个）。挑选来自AP2、MYB、NAC、zinc finger及bZIP家族的25个转录因子进行了时空表达分析，这些转录因子的表达模式与被测生理指标较为一致，既表明这些基因在苎麻干旱胁迫中发挥着重要的作用，又证明了转录组数据的可靠性。对以上胁迫处理后的根和叶片提取蛋白后，进行了iTRAQ比较蛋白质组学分析。在叶片和根中分别发现了434个和240个差异表达蛋白，为进一步挖掘抗旱相关基因奠定了基础。.（3）进行了WRKY基因家族的时空表达分析，获得了27条WRKY基因全长序列。综合本转录组数据库及本课题组建立的另外两个转录组数据库，筛选得到多个WRKY相关cDNA序列，序列分析后得到氨基酸序列保守度极高的29条有完整编码序列的基因。对这些WRKY基因的时空表达分析表明：WRKY基因在正常生长条件下，在不同生长发育时期的不同部位的表达量均存在差异，其中在成熟期的茎皮中以及叶片中表达量最高；通过PEG或者NaCl处理后，其表达也会发生较大的变化，表明该基因在非生物逆境胁迫中发挥作用。采用Universal Fast Walking方法克隆这些WRKY基因的侧翼序列，得到其中27条基因的全长序列。.（4）优化了苎麻遗传转化体系，进行了SNAC1基因的转化和验证。为验证抗旱相关基建立了一套高效的苎麻遗传转化再生体系，并成功将SNAC1基因导入苎麻，对其功能进行了较系统的研究。本项目的完成为揭示苎麻抗旱的分子机制、为遗传工程定向改良苎麻抗旱性奠定了基础。