拟南芥组蛋白单泛素化酶HUB1在应答盐胁迫中的功能研究

盐胁迫是影响植物生长发育和作物产量的重要因素,已严重威胁到世界农业生产与发展,深层次理解植物如何响应盐渍环境、开展植物耐盐性研究并完善耐盐调控网络,对解决日益加剧的土地盐渍化生态问pyrimidine biosynthesis题来说具有重要理论意义。表观遗传是Angiogenesis抑制剂调控基因转录的重要方式,近些年越来越多的研究表明表观遗传因素特别是组蛋白修饰,在植物逆境应激和耐受性中发挥重要作用,其中H2B单泛素化H2Bub1是参与植物生长发育及环境互作的主要组蛋白修饰标记之一,但其目前在盐逆境应答表观调控中的作用仍不明确。本研究基于盐敏感的化学诱变突变体筛选,针对筛选所得基因拟南芥组蛋白H2B单泛素化酶编码基因HUB1,通过相关遗传材料的生长、生理生化表型分析及调控基因表达谱鉴定,初步解析HUB1在拟南芥应答盐胁迫中的作用,为进一步认识组蛋白单泛素化修饰介导植物耐盐的表观遗传调控机制提供基础。主要研究结果如下:(1)通过EMS化学诱变筛选,获得与盐敏感表型相关联的潜在耐盐基因HUB1,HUB1功能缺失突变体2-79和hub1-4的表型验证显示,二者均对盐敏E-616452感。hub1在盐胁迫下的生理响应特性包括种子萌发率、子叶绿化率、Na+/K+平衡和活性氧清除能力相较于野生型均明显下降,且幼苗中若干逆境应答marker基因表达显著下调,而HUB1过表达转基因株系耐盐表型得到恢复,表明HUB1在植物应答盐胁迫中起重要作用。(2)通过转录组测序对盐胁迫下野生型Col-0和突变体hub1的差异基因表达情况进行分析,发现在HUB1功能缺失后,在野生型背景中大量的盐应答基因改变了其表达模式,出现参与多个生理代谢途径的失调表达基因,表明HUB1在维持盐响应基因表达谱中发挥关键作用。在上述基因中发现许多参与逆境应答的上游调控因子包括MYB、NAC等家族的转录因子,对这些基因进行基于H2Bub1特异性抗体的ChIP-qPCR分析,结果显示在启动子区转录起始位点附近,其H2Bub1修饰水平显著上升,表明这些盐应答基因的上调表达与H2Bub1修饰直接相关,HUB1通过介导盐应答基因的组蛋白H2B单泛素化修饰水平进而参与植物耐盐性调控。综上,本研究对组蛋白单泛素化酶HUB1在调控植物响应盐胁迫中的作用机制进行了初步解析,可为深入了解植物应答盐胁迫调控机制、完善耐盐适应分子调控网络补充新的证据。