棉花干旱诱导MYB类转录因子GhRAX3的功能分析

【目的】挖掘、分析响应干旱诱导的MYB转录因子的功能，为棉花抗旱研究和育种提供参考。【方法】以已知受干旱诱导表达的GbMYB5为检索项，Blastx检索NCBI的非冗余蛋白nr数据库中与GbMYB5具有相似序列的棉花MYB转录因子，通过荧光定量PCR验证获得干旱应答相关的MYB转录因子GhRAX3。将GhRAX3-GFP融合蛋白表达载体通过农杆菌注射法在烟草叶片瞬时表达，观察亚细胞定位荧光信号。将棉花曲叶病毒CLCrV介导的基因沉默载体CLCrV﹕GhRAX3通过农杆菌浸润法注射棉花子叶，荧光定量PCR检测棉花GhRAX3表达水平，对GhRAX3沉默的棉花植株进行干旱胁迫处理，观察表型变化，并检测其叶片失水率、叶片含水量、总抗氧化物酶活性、丙二醛含量和离子渗透率等抗旱相关生理指标。【结果】Blastx检索结果发现，与GbMYB5相比，GhRAX3覆盖率达38%，与GbMYB5有79%的相似性，编码一个R2R3-MYB转录因子。GhRAX3响应干旱诱变表达，在18%（v/v）PEG 6000诱导处理0.5 h后即显著上调表达5倍，在48 h后达上调表达33倍。亚细胞定位结果显示GhRAX3-GFP4融合蛋白仅在细胞核有明显的绿色荧光信号，表明GhRAX3定位在细胞核中。CLCrV病毒诱导GhRAX3沉默后，GhRAX3在沉默株的表达量仅为野生型的41%，表明GhRAX3表达已被抑制。取干旱处理前的棉花植株同部位的叶片，测定单位重量叶片在0-7 h内的失水量，发现GhRAX3沉默植株的叶片失水率显著高于野生型和空载体对照植株。在18%（v/v）PEG 6000水溶液处理24 h或在自然干旱15 d后，GhRAX3沉默的棉花植株萎蔫程度比野生型和空载体对照植株严重。自然干旱处理7 d后，检测叶片含水量、总抗氧化物酶活性、丙二醛含量和离子渗透率等抗旱相关生理指标，发现GhRAX3沉默植株的叶片相对含水量为82%，总抗氧化物酶活性为1.29 U·mg^-1，而野生型和空载体对照植株的叶片相对含水量则分别为89%和91%，总抗氧化物酶活性分别为3.44和3.19 U·mg^-1，GhRAX3沉默植株的叶片相对含水量和总抗氧化物酶活性都显著低于野生型和空载体对照植株；相反，GhRAX3沉默植株叶片的离子渗漏率为78.54%，丙二醛含量为74.20 nmol·mg^-1 FW，而野生型和空载体对照植株叶片的离子渗漏率分别为44.98%和47.45%，丙二醛含量分别为44.90和47.29 nmol·mg^-1 FW，GhRAX3沉默植株叶片的离子渗漏率和丙二醛含量均显著高于野生型和空载体对照。【结论】GhRAX3响应干旱胁迫诱导，抑制GhRAX3表达致使棉花在干旱胁迫条件下的叶片相对含水量和总抗氧化物酶活性显著降低，叶片离子渗漏率和丙二醛含量显著升高，使棉花耐干旱胁迫能力下降。