转录因子ZmMYB153通过ABA信号调节气孔运动增强玉米苗期抗旱性

　　

摘要：

干旱影响玉米的生长与发育，最终导致产量损失。为挖掘玉米抗旱关键基因并解析其抗旱分子机制，从玉米干旱-复水转录组中鉴定到一个响应干旱胁迫基因GRMZM2G050550，命名为ZmMYB153。基因进化树及亚细胞定位分析发现，ZmMYB153蛋白与其他物种中的同源蛋白具有高度的相似性，ZmMYB153定位在细胞核中。组织表达模式分析显示，该基因在叶片中的表达量最高。PEG模拟干旱条件下，ZmMYB153基因的表达水平显著上升。脱落酸(Abscisic acid, ABA)处理条件下，该基因的表达呈现出先升后降的趋势。通过分析干旱胁迫下不同抗旱强度自交系中ZmMYB153基因的表达量，发现该基因在强抗旱玉米自交系郑6722 (Z6722)中的表达量显著高于其在中抗旱玉米自交系B73中的表达量。为进一步验证ZmMYB153基因的生物学功能，利用转基因技术获得该基因的过表达株系。干旱胁迫后，与野生型(Wild type，WT)相比，过表达ZmMYB153植株(Overexpression line-1，OE-1；Overexpression line-2，OE-2)具有较高的叶片相对含水量(Relative water content，RWC)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)、过氧化物酶(Peroxidase，POD)和过氧化氢酶(Catalase，CAT)等氧化酶酶活性，具有较低的离子渗透率以及丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量。通过观察干旱条件下的叶片气孔状态，发现过表达ZmMYB153株系的气孔闭合程度显著高于WT，失水率显著低于WT。这些结果表明，ZmMYB153基因具有正向调节玉米响应干旱胁迫的功能。干旱胁迫下的ZmNYB153过表达株系中ABA信号通路相关基因ZmABI1和ZmPYL10的表达水平被显著上调或者下调，气孔运动相关基因ZmSLAC1的表达量显著高于WT。综上所述，ZmMYB153基因可能通过参与ABA信号途径，调节叶片气孔活动，从而影响植物的干旱耐受性。