‘84K’杨组氨酸激酶基因PaHK3a的表达及功能分析

  目的  干旱、高盐等逆境胁迫严重影响了植物的生长发育。研究表明，组氨酸激酶在植物逆境响应中起重要作用。本研究对银腺杨‘84K’组氨酸激酶基因PaHK3a在不同组织的表达模式分析，检测了其对生长素、细胞分裂素等植物激素处理下及人工干旱、盐碱等非生物胁迫下的表达，结合干旱、盐碱条件下丙二醛（MDA）及保护酶活性等生化指标，对该基因的功能进行了初步鉴定，为杨树抗逆分子育种研究奠定基础。  方法  以‘84K’杨无菌苗为材料，通过实时定量PCR（qRT-PCR）技术分析PaHK3a基因在不同组织的表达模式。对‘84K’杨无菌苗进行浓度为10 mmol/L植物激素处理（ABA、6-BA、IBA、GA3及水杨酸（SA））及非生物胁迫处理（42 ℃高温、0 ℃低温、200 mmol/L NaCl和5% PEG6000），采用qRT-PCR技术分析PaHK3a基因对不同植物激素及非生物胁迫的表达响应；进一步对温室‘84K’杨进行自然干旱处理（6、8、10 d）、200 mmol/L NaCl（2、4、6 d）处理，测定不同胁迫时间点叶片PaHK3a基因的表达，以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性及MDA含量，并分析PaHK3a基因表达与生理指标的相关性，初步鉴定杨树PaHK3a基因的功能。  结果  qRT-PCR结果显示，PaHK3a基因在叶片中表达量最高，根部中等，茎段最低。与正常条件下相比，在高温、低温、NaCl及PEG模拟干旱处理时，PaHK3a基因表达量与对照相比明显增高，分别为对照的2.63、1.49、1.54、1.58倍。用IBA诱导处理时，基因表达量与对照相比差异不大，而在6-BA、ABA、GA3及SA处理时，基因表达量与对照相比均呈现显著下调。在温室干旱、盐碱胁迫处理过程中，PaHK3a基因表达均显著高于对照，呈现先上升后下降的表达模式，MDA含量也呈现类似的趋势，而SOD活性则随处理时间的延长而持续升高，POD活性在干旱胁迫时先上升后下降，而高盐胁迫时呈上升趋势。生理指标与PaHK3a基因表达量相关系分析发现，在干旱和盐胁迫下，PaHK3a基因表达量与叶片MDA含量、SOD活性和POD活性均呈正相关。  结论  PaHK3a基因在‘84K’杨根茎叶中均有表达，且叶中表达量最高；PaHK3a基因表达受细胞分裂素6-BA、GA3及ABA及SA等植物激素的负调控，同时，受温度胁迫、盐胁迫、水分胁迫等非生物胁迫正调控；温室人工干旱盐碱胁迫过程中，PaHK3a基因表达量升高，且与叶片MDA含量、SOD活性、POD活性均具有正相关性。研究结果初步显示，杨树PaHK3a基因参与杨树植物激素激素信号响应，并在抗逆境胁迫过程中发挥重要调控作用。 

Expression and function analysis of histidine kinase gene PaHK3a of poplar '84K'