Sự biểu hiện quá mức của DnWRKY11 tăng cường khả năng chịu đựng của thuốc lá biến đổi gen dưới điều kiện căng thẳng do muối và hạn hán

Biologia - Tập 69 - Trang 994-1000 - 2014
Xiang-Bin Xu1, Yuan-Yuan Pan1, Chun-Ling Wang1, Qi-Cai Ying1, Hong-Miao Song1, Hui-Zhong Wang1
1College of Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou, China

Tóm tắt

Những cây con Dendrobium cho thấy tỷ lệ sống sót thấp khi chúng được chuyển từ điều kiện in vitro sang môi trường nhà kính hoặc đồng ruộng. Một trong những lý do chính là sự chịu đựng kém của chúng đối với các biến đổi môi trường. Các yếu tố phiên mã WRKY là một trong những họ lớn nhất của các bộ điều chỉnh phiên mã ở thực vật. Chúng tham gia vào nhiều phản ứng ứng phó với stress sinh học và phi sinh học. Một gen DnWRKY11 đã được phân lập từ Dendrobium nobile. Để khám phá chức năng của DnWRKY11 trong các phản ứng phòng thủ của Dendrobium đối với stress phi sinh học, nó đã được biểu hiện quá mức trong thuốc lá. Dưới tác động của stress muối và hạn hán, thuốc lá biến đổi gen DnWRKY11 cho thấy tỷ lệ nảy mầm cao hơn, chiều dài rễ dài hơn, trọng lượng tươi cao hơn, hoạt động của catalase (CAT), peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD) cao hơn và hàm lượng malonidialdehyde (MDA) thấp hơn so với loại hoang dã. Những kết quả này chứng minh vai trò quan trọng của DnWRKY11 trong phản ứng của cây với stress do hạn hán và muối, đồng thời cung cấp một gen tiềm năng để cải thiện khả năng chịu đựng với stress môi trường của cây con Dendrobium.

Từ khóa

#Dendrobium #DnWRKY11 #thuốc lá biến đổi gen #stress muối #stress hạn hán #yếu tố phiên mã WRKY

Tài liệu tham khảo

Asada K. 1992. Ascorbate peroxidase: A hydrogen peroxidescavenging enzyme in plants. Plant Physiol. 85: 235–241. Borsani O., Valpuesta V. & Botella M.A. 2001. Evidence for a role of salicylic acid in the oxidative damage generated by NaCl and osmotic stress in Arabidopsis seedlings. Plant Physiol. 126: 1024–1030. Chen L.G., Zhang L.P. & Yu D.Q. 2010. Wounding-induced WRKY8 is involved in basal defense in Arabidopsis. Mol. Plant-Microbe Interact. 23: 558–565. Dionisio-Sese M.L. & Tobita S. 1998. Antioxidant responses of rice seedlings to salinity stress. Plant Sci. 135: 1–9. Foyer C.H. & Noctor G. 2000. Oxygen processing in photosynthesis: regulation and signalling. New Phytol. 146: 359–388 Hernandez J.A., Ferrer M.A., Jimenez A., Barcelo A.R. & Sevilla F. 2001. Antioxidant systems and O −−2 /H2O2 production in the apoplast of pea leaves. Its relation with salt-induced necrotic lesions in minor veins. Plant Physiol. 127: 827–831. Jiang W. & Yu D. 2009. Arabidopsis WRKY2 transcription factor mediates seed germination and post-germination arrest of development by abscisic acid. BMC Plant Biol. 22: 994–996. Jiang Y. & Deyholos M. 2009. Functional characterization of Arabidopsis NaCl-inducible WRKY25 and WRKY33 transcription factors in abiotic stresses. Plant Mol. Biol. 69: 91–105. Lagace M. & Matton D.P. 2004. Characterization of a WRKY transcription factor expressed in late torpedo-stage embryos of Solanum chacoense. Planta 219: 185–189. Li H., Xu Y., Xiao Y., Zhu Z.G., Xie X.Q., Zhao H.Q. & Wang Y.J. 2010. Expression and functional analysis of two genes encoding transcription factors, VpWRKY1 and VpWRKY2, isolated from Chinese wild Vitis pseudoreticulata. Planta 232: 1325–1337. Li S.J., Fu Q.T., Chen L.G., Huang W.D. & Yu D.Q. 2011. Arabidopsis thaliana WRKY25, WRKY26, and WRKY33 coordinate induction of plant thermotolerance. Planta 233: 1237–1252. Liu J.J. & Ekramoddoullah A.K. 2009. Identification and characterization of the WRKY transcription factor family in Pinus monticola. Genome 52: 77–88. Liu Q.L., Zhong M., Li S., Pan Y.Z., Jiang B.B., Jia Y. & Zhang H.Q. 2013. Overexpression of a chrysanthemum transcription factor gene, DgWRKY3, in tobacco enhances tolerance to salt stress. Plant Physiol. Biochem. 69: 27–33. Mangelsen E., Kilian J., Berendzen K.W., Kolukisaoglu U.H., Harter K., Jansson C. & Wanke D. 2008. Phylogenetic and comparative gene expression analysis of barley (Hordeum vulgare) WRKY transcription factor family reveals putatively retained functions between monocots and dicots. BMC Genomics 9: 194. Miao Y. & Zentgraf U. 2010. A HECT E3 ubiquitin ligase negatively regulates Arabidopsis leaf senescence through degradation of the transcription factor WRKY53. Plant J. 63: 179–188. Pandey S.P. & Somssich I.E. 2009. The role of WRKY transcription factors in plant immunity. Plant Physiol. 150: 1648–1655. Qiu Y.P. & Yu D.Q. 2009. Over-expression of the stress-induced OsWRKY45 enhances disease resistance and drought tolerance in Arabidopsis. Environ. Exp. Bot. 65: 35–47. Ren X.Z., Chen Z.Z., Liu Y., Zhang H., Zhang M., Liu Q., Hong X., Zhu J.K. & Gong Z. 2010. ABO3, a WRKY transcription factor, mediates plant responses to abscisic acid and drought tolerance in Arabidopsis. Plant J. 63: 417–429. Rushton P.J., Somssich I.E., Ringler P. & Shen Q.J. 2010. WRKY transcription factors. Trends Plant Sci. 15: 247–258. Rushton P.J., Macdonald H., Huttly A.K., Lazarus C.M. & Hooley. R. 1995. Members of a new family of DNA-binding proteins bind to a conserved cis-element in the promoters of alpha-Amy2 genes. Plant Mol. Biol. 29: 691–702. Song H.M., Fan P.X. & Li Y.X. 2009. Overexpression of AtHsp90 alters response to oxidative stress in transgenic Arabidopsis. Plant Mol. Biol. Rep. 27: 342–349. Song Y., Ai C.R., Jing S.J. & Yu D.Q. 2010. Research progress on function analysis of rice WRKY gene. Rice Sci. 17: 60–72. Song Y., Chen L.G., Zhang L.P. & Yu D.Q. 2010. Overexpression of OsWRKY72 gene interferes in the ABA signal and auxin transport pathway of Arabidopsis. J. Biosci. 35: 459–471. Wang H.Z., Hu B., Chen G.P., Shi N.N., Zhao Y., Ying Q.C. & Liu J.J. 2008. Application of Arabidopsis AGAMOUS second intron for the engineered ablation of flower development in transgenic tobacco. Plant Cell Rep. 27: 251–259. Wu X., Shiroto Y., Kishitani S., Ito Y. & Toriyama K. 2009. Enhanced heat and drought tolerance in transgenic rice seedlings overexpressing OsWRKY11 under the control of HSP101 promoter. Plant Cell Rep. 28: 21–30. Xie Z., Zhang Z.L., Zou X., Yang G., Komatsu S. & Shen Q.J. 2006. Interactions of two abscisic-acid induced WRKY genes in repressing gibberellin signaling in aleurone cells. Plant J. 46: 231–242. Xie Z., Zhang Z.L., Zou X., Huang J., Ruas P., Thompson D. & Shen Q.J. 2005. Annotations and functional analyses of the rice WRKY gene superfamily reveal positive and negative regulators of abscisic acid signaling in aleurone cells. Plant Physiol. 137: 176–189. Zhang Z.L., Shin M., Zou X.L., Huang J.Z., Ho T.H. & Shen Q.J. 2009. A negative regulator encoded by a rice WRKY gene represses both abscisic acid and gibberellins signaling in aleurone cells. Plant Mol. Biol. 70: 139–151. Zhang Z.L., Xie Z., Zou X., Casaretto J., Ho T.H. & Shen Q.J. 2004. A rice WRKY gene encodes a transcriptional repressor of the gibberellin signaling pathway in aleurone cells. Plant Physiol. 134: 1500–1513. Zhou Q.Y., Tian A.G., Zou H.F., Xie Z.M., Lei G., Huang J., Wang C.M., Wang H.W., Zhang J.S. & Chen S.Y. 2008. Soybean WRKY-type transcription factor genes, GmWRKY13, GmWRKY21, and GmWRKY54, confer differential tolerance to abiotic stresses in transgenic Arabidopsis plants. Plant Biotech. J. 6: 486–503.