東農冬麥1號 TabZIP1基因的生物信息學分析及低溫和ABA對其表達模式的影響

呂 巖，蒼 晶，盧秋巍，楊 寧，馮明芳，孟德義，劉增兵，彭瞰看，徐慶華，張 達，于 晶

(東北農業大學生命科學學院，黑龍江哈爾濱 150030)

東農冬麥1號 TabZIP1基因的生物信息學分析及低溫和ABA對其表達模式的影響

呂 巖，蒼 晶，盧秋巍，楊 寧，馮明芳，孟德義，劉增兵，彭瞰看，徐慶華，張 達，于 晶

(東北農業大學生命科學學院，黑龍江哈爾濱 150030)

為探討小麥中 TabZIP1應答低溫脅迫及ABA調控信號的響應機制，以強抗寒性冬小麥品種東農冬麥1號(DN1)和弱抗寒性品種濟麥22(JM22)為材料，在大田自然降溫條件下，分別于5 ℃、0 ℃、-10 ℃、-25 ℃取樣葉片和分蘗節，通過RT-PCR分析 TabZIP1的表達模式，于不同溫度下探究ABA對DN1分蘗節 TabZIP1表達模式的調控，并對其生物信息學進行分析。結果表明， TabZIP1全長1 167 bp，編碼388個氨基酸，其表達產物為疏水蛋白，定位于線粒體，無信號肽或跨膜結構域； TabZIP1蛋白二級結構為mixed型。DN1葉片和分蘗節中的 TabZIP1表達量均在-10 ℃時達到最高，且分蘗節中的表達量高于葉片；而JM22分蘗節中的 TabZIP1表達量在0 ℃時達到峰值，葉片中的表達量卻在-10 ℃達到最高。綜合分析，DN1分蘗節中的 TabZIP1表達量明顯高于JM22。ABA處理后，DN1分蘗節中 TabZIP1的表達量隨溫度的降低呈明顯升高趨勢，在-25 ℃時達到峰值?？梢?，ABA正調控 TabZIP1的表達，有助于提高冬小麥的抗寒性。

東農冬麥1號；濟麥22；低溫脅迫；ABA； TabZIP1；表達模式

植物都有適宜的生長溫度，溫度過高或過低都會影響其生長發育，降低作物產量。轉錄因子(transcription factor,TF )可以與不同基因啟動子區域的順式作用元件結合或者與其他轉錄因子家族的成員及調控蛋白相互作用，從而達到對生物體內某些特定生理生化過程的調控[1]。

東農冬麥1號是首例在黑龍江省安全越冬的強抗寒冬小麥品種。植物抗寒的生理生化反應是由低溫改變基因的表達所引起，目前已經克隆了許多抗寒相關基因。了解植物安全越冬的分子機制對提高其抵抗低溫的能力具有重要的作用，在生產實際中也具有廣泛的應用價值。bZIP是植物中比較大的一類轉錄因子家族，幾乎參與調控植物的所有生命現象，如抗逆[2]。bZIP(basic-region leucine zipper)的結構域由堿性氨基酸域和亮氨酸拉鏈域組成，總長度60～80個氨基酸[3]。堿性氨基酸區域位于bZIP結構域的N 端，由18個富含堿性氨基酸(Rrg、Lys)、不變的 N-x7-R/K-x9基序組成；該區域負責與DNA順式作用元件結合，決定了DNA結合的特異性，并具有核定位信號序列；該區域相比于亮氨酸拉鏈區域更加保守。亮氨酸拉鏈區域一般由7個或9個氨基酸組成一個重復單位，每個重復單位的第7或第9位一般是亮氨酸，但也有其他一些疏水性氨基酸 (Ile、Val、Phe 或Met)。該區域二聚化使富含亮氨酸區域形成亮氨酸拉鏈結構，然后結合DNA區。bZIP結構域的N端，也就是堿性區域負責與雙鏈 DNA的大溝結合，而C端(亮氨酸拉鏈域)通過二聚化介導形成α-超螺旋結構，即亮氨酸拉鏈域[4-5]。在擬南芥和水稻中，與抗逆相關的bZIP轉錄因子的功能研究相對比較深入。目前，在模式植物擬南芥和水稻中已分別鑒定出127個和140個bZIP轉錄因子，六倍體小麥發現了102個bZIP轉錄因子[6]。小麥中與非生物脅迫相關的bZIP轉錄因子的研究相對較少，尤其是與低溫相關的轉錄因子研究有限，所以在冬小麥抗寒過程中，轉錄因子起到一個什么樣的作用，仍需深入研究。

小麥中與抗逆相關的bZIP轉錄因子基因( TabZIP)的轉錄水平表達受ABA、低溫、高鹽和機械傷害誘導，且參與條銹病菌的防衛反應[5]。相關文獻中的低溫脅迫一般為4 ℃左右，而在0 ℃以下低溫脅迫時 TabZIP1的作用如何，尚未見報道。本研究對這方面進行了探討，并對其進行生物信息學預測分析，同時通過定量方法測定其在低溫下的相對表達水平，進而探索轉錄因子調控冬小麥抗寒性的機制。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗在東北農業大學試驗田進行，參試冬小麥為強抗寒性品種東農冬麥1號和弱抗寒性品種濟麥22，于2015年9月7日播種，完全區組設計，3次重復，行長2 m， 行距0.2 m，10行區。播種量450?！-2，播深5 cm，常規田間管理。

待麥苗長至三葉期(2015年9月23日)時，對冬小麥葉片噴施10-5mol·L-1ABA(本課組前期試驗得出大田試驗的最適濃度)， 噴施量為4 m2·L-1，對照組噴施等量的蒸餾水。于大田自然降溫至5 ℃、0 ℃、-10 ℃和-25 ℃(連續10 d最低溫的平均值)時，分別取樣分蘗節和葉片，-80 ℃保存備用。

1.2 實驗方法

1.2.1 生物信息學分析

編碼蛋白氨基酸序列的基本理化性質由ExPASy-ProtParam tool軟件分析[7-8]；蛋白的保守結構域由Consevered Domains 工具預測；二級結構用SOPMA軟件進行預測與分析；利用NCBI中的 Blastp 在線工具進行其他物種的同源氨基酸序列搜索；利用Clustal X(version 2.0)和DNAMAN(version 8.0)進行氨基酸序列同源比對[9]，用MEGA 6.0 軟件構建系統進化樹[10]；利用TargetP 1.1 Server和ChloroP 1.1 Server預測蛋白的亞細胞定位。

1.2.2 RNA提取及cDNA合成

Trizol法提取葉片及分蘗節總RNA。cDNA第一鏈的合成參照反轉錄試劑盒(購自TaKaRa公司)說明書進行。

1.2.3 RT-qPCR

根據已得到的 TabZIP1基因(GenBank登錄號FJ194457)序列設計實時定量引物， TabZIP1轉錄因子基因的正向引物和反向引物分別為5′-TGGGAAGCAGTGAAGCAGAG-3′和5′-CCAC AGGAGAGGGAAAGAACC-3′。

實時熒光定量PCR反應系統為Mx-3000p Real-Time PCR System。以小麥中的Actin為內參基因，其擴增引物序列為5′-CCTTAGTACCTTCCA ACAGATGT-3′和5′-CCAGACAACTCGCAACTT AGA-3′。熒光實時定量PCR(RT-qPCR)反應體系為20 μL：SYBR○RPremix ExTaqTM II(2×) 10 μL，cDNA模板2 μL，正向及反向引物(10 μmol·L-1)各0.8 μL，ROX Reference Dye II (50×) 0.4 μL， ddH2O 6 μL。PCR反應條件為95 ℃預變性30 s，95 ℃變性5 s，60 ℃退火34 s，40個循環。采取2-△△Ct法計算待測基因的相對表達量[11]，Ct值即為達到檢測閾值時的PCR循環數。3次生物學重復，數據顯著性分析采用SPSS軟件。

2 結果與分析

2.1 TabZIP1轉錄因子的生物學信息

2.1.1 TabZIP1的理化性質

NCBI中檢索基因號(FJ194457)顯示， TabZIP1基因全長1 167 bp，編碼388個氨基酸。ExPASy-ProtParam tool預測其表達蛋白的相對分子質量為94 841.9 Da，理論等電點(pI)為5.03，是弱酸性蛋白；其不穩定系數(instability index)為50.66，屬于不穩定型蛋白質(<40，蛋白穩定)；脂肪族系數(aliphatic index)為 31.88，總平均親水系數(grand average of hydropathicity)為0.924(在2～-2范圍內， 正值表明此蛋白為疏水蛋白， 負值表明為親水蛋白)，表明該蛋白是疏水蛋白。該蛋白由4種氨基酸組成，分子式為C3451H5737N1167O1403S275，其氨基酸所占比例分別為 31.9%(Ala)、23.6%(Cys)、24.4%(Gly)和20.1%(Thr)。保守結構域預測顯示，該蛋白具有保守的BRLZ基序，保守區域從第291～第355個氨基酸，保守區域全長65個氨基酸，屬于bZIP1家族。SignalP 4.1 Server表明，該蛋白無信號肽或跨膜結構域，屬于非分泌性蛋白。

2.1.2 TabZIP1蛋白的二級結構

利用SOPMA在線對TabZIP1蛋白進行二級結構預測，結果顯示，二級結構中有α-螺旋(H)89個、延伸片段(E)37個、β轉角(T)15個和無規則卷曲(C)247個，分別占總蛋白的22.94%、9.54%、3.87%和63.66%。當H>45%、E<5%時該蛋白結構為all-alpha型；當H<5%、E>45%時為all-beta型；當H>30%、E>20%時為alpha-beta型；其他情況為mixed型。預測結果表明，TabZIP1蛋白二級結構為mixed型。

2.1.3 TabZIP1蛋白多序列比對結果

利用NCBI中的Blastp在線工具進行其他物種的同源氨基酸序列搜索，將TabZIP1與大麥(HvbZIP1)、水稻(OsZIP-1a)、短藥野生稻(ObHBP-1a-like)、玉米(ZmbZIPLOC100192709)、蘋果(MdbZIPLOC 103455650)的5個bZIP蛋白進行多序列比對，結果表明，TabZIP1蛋白N端具有完整的堿性氨基酸序列特征結構域，C端是典型的亮氨酸拉鏈域(圖1)。

2.1.4 進化樹

利用MEGA 6.0軟件將小麥與玉米(Zeamays)、擬南芥(Arabidopsisthaliana)、煙草(Nicotianatabacum)、大麥(Hordeumvulgaresubsp.vulgare)、葡萄(Vitisvinifera)、二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon)、水稻(Oryzasativa)、短藥野生稻(Oryzabrachyantha)、剛毛檉柳(Tamarixhispida)、蘋果(Malusdomestica)等其他物種的bZIP的堿基序列進行系統發育分析(圖2)，結果表明，TabZIP1與HvbZIP1、BdHBP-1a-like、 ObHBP-1a-like、OsZIP-1a和ZmLOC100192709蛋白比較相近，即這些單子葉植物的bZIP聚類關系較近，其中小麥與大麥聚到了一組，水稻與短藥野生稻聚到一組，而二穗短柄草在進化上介于麥類和水稻之間。在雙子葉植物中，擬南芥和煙草聚到了一組，而葡萄與其他幾種植物的聚類關系最遠。

2.1.5 TabZIP1蛋白的亞細胞定位預測

蛋白質要參與正常的生命活動，就必須處于特定的細胞區域。胞質中合成的細胞器蛋白質與胞質蛋白質一樣都由游離核糖體合成，隨后必須轉運到特定的細胞器中。轉運進入線粒體及葉綠體中的許多蛋白質都含有特定的導向序列(targeting sequence)，負責細胞器外膜對蛋白質的識別。導向序列又稱轉運肽(transit peptide)或導肽(targeting peptide)，是蛋白質N-端一段約20～80個氨基酸的肽鏈，富含帶正電荷的堿性氨基酸(Arg和Lys)和羥基氨基酸(Ser)，易形成α-螺旋結構。以是否具有轉運肽序列為特征，利用TargetP和ChloroP在線程序對TabZIP1蛋白預測結果顯示，TabZIP1定位于線粒體，具有mTP(mitochondrion chloroplast transit peptide，線粒體轉運肽)。

①:TabZIPI;②:HvbZIPI;③:OsZIP-1a;④:BdHBP-1a-like;⑤:ZmbZIPLOC100192709;⑥:MdbZIPLOC103455650.

圖2 11種植物的bZIP分子進化與系統樹

2.2 TabZIP1在不同組織中的表達模式分析

利用RT-PCR分析4個溫度下東農冬麥1號和濟麥22分蘗節及葉片中 TabZIP1的表達量特點。結果顯示，濟麥22分蘗節中 TabZIP1表達量隨著溫度的降低表現出“升-降-升”的趨勢，且在0 ℃時達到最高，葉片表達量呈現出先升后降的趨勢，在-10 ℃時最高(圖3)；東農冬麥1號分蘗節中 TabZIP1表達量先有所降低再增加，-10 ℃時達到峰值，葉片表達量表現為明顯的先增后降趨勢，峰值同樣出現在-10 ℃時(圖4)。濟麥22分蘗節中 TabZIP1相對表達水平在5 ℃及0 ℃時顯著高于葉片，率先對低溫響應(圖3)；東農冬麥1號葉片中 TabZIP1相對表達水平在0 ℃時顯著高于分蘗節，對低溫迅速響應，但在-10 ℃時卻是分蘗節的 TabZIP1相對表達水平顯著高于葉片(圖4)?？傮w來說，濟麥22分蘗節及東農冬麥1號葉片中的 TabZIP1表達相比東農冬麥1號分蘗節均在0 ℃時率先對低溫響應，而東農冬麥1號分蘗節則在-10 ℃時積極響應低溫，表明東農冬麥1號分蘗節是重要的抗寒器官。

**和*分別表示分蘗節與葉片差異在0.01和0.05水平上顯著。圖4同。

** and * indicate significant differences between tillering node and leaf at 0.01 and 0.05 levels,respectively. The same in Fig.4.

圖3 不同溫度下濟麥22分蘗節和葉片中 TabZIP1的相對表達量

Fig.3 Relative expression level of TabZIP1 in tillering node and leaf of Jimai 22 at different temperatures

2.3 ABA對東農冬麥1號分蘗節 TabZIP1表達模式的影響

由于低溫下 TabZIP1在東農冬麥1號分蘗節中的表達量較高，所以利用RT-PCR分析低溫脅迫下東農冬麥1號分蘗節中 TabZIP1對外源ABA的反應。RT-PCR結果顯示，5 ℃和0 ℃時，對照的 TabZIP1相對表達量高于ABA處理，但差異不顯著； -10 ℃和-25 ℃時，ABA處理的 TabZIP1表達量均顯著高于對照(圖5)。

圖4 不同溫度下東農冬麥1號分蘗節和葉片中 TabZIP1的相對表達量

**表示ABA處理與對照差異在0.01水平上顯著。

** indicates significant difference between ABA treatment and CK at 0.01 level.

圖5 不同溫度下ABA對東農冬麥1號分蘗節中 TabZIP1相對表達量的影響

Fig.5 Relative expression level of TabZIP1 in tillering node of Dongnongdongmai 1 at different temperatures under ABA treatment

隨著低溫的降低，ABA處理組分蘗節的 TabZIP1表達量線性升高，且-25 ℃時達到最高(圖5)?？梢?，外源ABA對 TabZIP1在低溫(-10 ℃以下)下的表達有誘導作用，且表現為正調控。

3 討 論

隨著分子生物學的快速發展，人類已經完成了擬南芥、水稻[12-20]等多種植物的基因組測序工作，科研工作者也對基因組中轉錄因子做出了預測和統計[20]， 轉錄因子的數量在植物基因組中占有相當比重， 可見其在植物生命過程中的重要性。近年來，越來越多的bZIP轉錄因子被揭示參與調節體內的多種生命現象[21-29]。以往研究表明，bZIP類轉錄因子在植物組織中有表達差異，如許多在根中高量表達， 在莖和葉片中卻表達量很少或不表達[30-33]。本研究結果顯示，東農冬麥1號 TabZIP1在分蘗節和葉片中的表達量隨著溫度的降低而逐漸升高，且分蘗節高于葉片，分蘗節表達量在-10 ℃時達到峰值，這與實驗室前期證明-10 ℃是冬小麥啟動抗寒機制的關鍵溫度點相一致[34]；低溫下濟麥葉片中的 TabZIP1表達量也升高，最高表達量出現在-10 ℃時，而濟麥分蘗節 TabZIP1表達量在低溫下較低，且在0 ℃時達到峰值，較東農冬麥1號提前應答低溫脅迫。

ABA作為一個關鍵的調節因子， 參與植物的各種生物和生理過程[35]。通過ABA調控基因的啟動子研究已經鑒定出很多ABA響應元件，如ABRE元件[36]。很多ABRE元件包含1個ACGT核心序列，如小麥Em基因上游的Em1a元件(GGACACGTGGC)， 而其他的ABRE元件則不包含ACGT核心序列， 如大麥 HVA1基因上游的CE3元件(ACGCGTGTCCTC)、水稻 rab16B上游的“motif III”(GCCGCGTGGC)和人工合成元件hex-3 (GGACGCGTGGC)。研究表明， AtbZIP1轉錄因子基因通過與ABRE元件相結合， 參與ABA信號傳導通路[37]。在極端環境條件下，有效的抗氧化系統是植物抵抗逆境的一個重要途徑。研究發現，煙草在逆境脅迫條件下過量表達轉基因 ThbZIP1基因，可以提高過氧化物酶、超氧化物歧化酶的活性，增加可溶性糖和可溶性蛋白的含量，還可以加快活性氧的消除，促進可溶性滲透劑的積累，誘導或增加可溶性蛋白的生物合成[38]。在正常情況下外源ABA可造成類似逆境的脅迫，而脅迫條件下外源ABA則可提高植物自身防御機制[39]。LIU等研究表明，在-10 ℃及以上低溫時外源 ABA促進了分蘗節中可溶性糖和淀粉的積累[40]。外源ABA可通過增加可溶性糖含量提高小麥、甜菜、水稻等抗寒性[41]。本實驗結果表明，外源ABA促進低溫(-10 ℃及以下溫度)環境中東農冬麥1號分蘗節中 TabZIP1的表達，呈現正調控。但在5 ℃和0 ℃時ABA調控 TabZIP1的機制并未啟動，這可能是5 ℃和0 ℃時ABA處理過的東農冬麥1號分蘗節 TabZIP1還未對寒冷做出應答，這兩個溫度不足以啟動ABA對 TabZIP1的調控，而是在-10 ℃及以下溫度啟動，這與實驗室前期結果-10 ℃是東農冬麥1號啟動抗寒機制的關鍵溫度點相一致[34]。對于 TabZIP1是否參與強抗寒冬小麥東農冬麥1號可溶性糖含量的提高、淀粉的積累及一些逆境相關酶活性的調節，有待進一步研究。

[1]UDVARDI M K,KAKAR K,WANDREY M,etal.Legume transcription factors: global regulators of plant development and response to the environment [J].PlantPhysiology,2007,144:538.

[2]XU Z S,CHEN M,LI L C,etal.Functions and application of the AP2/ERF transcription factor family in crop improvement[J].IntegrativePlantBiology,2011,53(7):570.

[3]HURST H C.Transcription factors 1:bZIP proteins [J].ProteinProfile,1994,1:123.

[4]ELLENBERGER T E,BRANDL C J,STRUHL K,etal.The GCN4 basic region leucine zipper binds DNA as a dimer of uninterrupted alpha helices:Crystal structure of the protein-DNA complex [J].Cell,1992,71:1223.

[5]LANDSCHULZ W H,JOHNSON P F,MCKNIGHT S L.The leucine zipper:A hypothetical structure common to a new class of DNA binding proteins [J].Science,1988,240:1759.

[6]JIN J,ZHANG H,KONG L,etal.Plant TFDB 3.0:A portal for the functional and evolutionary study of plant transcription factors [J].NucleicAcidsResearch,2014,42(D1):18.

[7]KOBAYASHI F,MAETA E,TERASHIMA A,etal.Positive role of a wheat HvABI5 ortholog in abiotic stress response of seedlings [J].PhysiologiaPlantarum,2008,134(1):74.

[8]JI L,CHEN Z Y,XIAO L,etal.Cloning MlNAC2 gene fromMiscanthuslutarioriparius(Poaceae) and its expression profile in roots [J].JournalofHunanAgriculturalUniversity(NaturalSciences),2015,42(1):27.

[9]CHENNA R,SUGAWARA H,KOIKE T,etal.Multiple sequence alignment with the clustal series of programs [J].NucleicAcidsResearch,2003,31:3497.

[10]TAMURA K,DUDLEY J,NEI M,etal.MEGA4:molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0 [J].MolecularBiologyEvolution,2007,24(8):1596.

[11]LIVAK K J,SCHMITTGEN T D.Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCTmethod [J].Methods,2001,25(4):402.

[12]TUSKAN G A,DIFAZIO S,JANSSON S,etal.The genome of black cottonwood,Populustrichocarpa(Torr & Gray) [J].Science,2006,313(5793):1596.

[13]ArabidopsisGenome Initiative (AGI).Analysis of the genome sequence of the flowering plantArabidopsisthaliana[J].Nature,2000,408(6814):796.

[14]International Rice Genome Sequencing Project (IRGSP).The map-based sequence of the rice genome [J].Nature,2005,436(7052):793.

[15]JAILLON O,AURY J M,NOEL B,etal.The grapevine genome sequence suggests ancestral hexaploidization in major angiosperm phyla [J].Nature,2007,449(7161):463.

[16]VELASCO R,ZHARKIKH A,TROGGIO M,etal.A high quality draft consensus sequence of the genome of a heterozygous grapevine variety [J].PLoSOne,2007,2(12):326.

[17]MING R,HOU S,FENG Y,etal.The draft genome of the transgenic tropical fruit tree papaya (CaricapapayaLinnaeus) [J].Nature,2008,452(7190):991.

[18]PATERSON A H,BOWERS J E,BRUGGMAN N R,etal.TheSorghumbicolorgenome and the diversification of grasses [J].Nature,2009,457(7229):551.

[19]SCHMUTZ J,CANNON S B,etal.Genome sequence of the palaeopolyploid soybean [J].Nature,2010,463(7278):178.

[20]VELASCO R,ZHARKIKH A,AFFOURTIT J,etal.The genome of the domesticated apple (MalusdomesticaBorkh.) [J].NatureGenetics,2010,42(10):833.

[21]SILVEIRA A B,GAUER L,TOMAZ J P,etal.TheArabidopsisAtbZIP9 protein fused to the VP16 transcriptional activation domain alters leaf and vascular development [J].PlantScience,2007,172:1148.

[22]SHEN H,CAO K,WANG X.A Conserved proline residue in the leucine zipper region of AtbZIP34 and AtbZIP61 inArabidopsisthalianainterferes with the formation of homodimer [J].BiochemicalBiophysicalResearchCommunications,2007,362:425.

[23]YAMAMOTO M P,ONODERA Y,TOUNO S M,etal.Synergism between RPBFD of and RISBZ1 bZIP activators in the regulation of rice seed expression genes [J].PlantPhysiology,2006,141:1694.

[24]TAKAHASHI H,KAWAKATSU T,WAKASA Y,etal.A rice transmembrane bZIP transcription factor,OsbZIP39,regulates the endoplasmic reticulum stress response [J].Plant&CellPhysiology,2012,53:144.

[25]KONDO S,SAITO A,ASADA R,etal.Physiological unfolded protein response regulated by OASIS family members,transmembrane bZIP transcription factors [J].IubmbLife,2011,63:233.

[26]GANGAPPA S N,CROCCO C D,JAHANSSON H,etal.TheArabidopsisB-BOX protein BBX25 interacts with HY5,negatively regulating BBX22 expression to suppress seedling photomorphogenesis [J].ThePlantCell,2013,25:1243.

[27]PRASAD V B,GUPTA N,NANDI A,etal.HY1 genetically interacts with GBF1 and regulates the activity of the Z-box containing promoters in light signaling pathways inArabidopsisthaliana[J].MechanismsofDevelopment,2012,129:298.

[28]KANG S G,PRICE J,LIN P C,etal.TheArabidopsisbZIP1 transcription factor is involved in sugar signaling,protein networking,and DNA binding [J].MoleculerPlant,2010,3:361.

[29]THALOR S K,BERBERICH T,LEE S S,etal.Deregulation of sucrose-controlled translation of a bZIP-Type transcription factor results in sucrose accumulation in leaves[J].PlosOne,2012,7(3):e33111.

[30]LEE S C,CHOI H W,HWANG I S,etal.Functional roles of the pepper pathogen-induced bZIP transcription factor,CAbZIP1,in enhanced resistance to pathogen infection and environmental stresses [J].Planta,2006,224(5):1209.

[31]ZHANG Y,ZHANG G,XIA N,etal.Cloning and characterization of a bZIP transcription factor gene in wheat and its expression in response to stripe rust pathogen infection and abiotic stresses [J].PhysiologicalandMolecularPlantPathology,2009,73(4-5):88.

[32]MIAO Z H,LIU X,LAM E.TGA3 is a distinct member of the TGA family of bZIP transcription factors inArabidopsisthaliana[J].PlantMolecularBiology,1994,25(1):1.

[33] 王健飛,蒼 晶,于 晶,等.外源ABA對東農冬麥1號miRNA表達模式的影響[J].麥類作物學報,2014,34(3):311.

WANG J F,CANG J,YU J,etal.Effects of exogenous abscisic acid on micRNA expression pattern of winter wheat Dongnongdongmai 1 [J].JournalofTriticeaeCrops,2014,34(3):311.

[34]VERSLUES P E,Zhu J K.Before and beyond ABA: upstream sensing and internal signals that determine ABA accumulation and response under abiotic stress [J].BiochemicalSocietyTransactions,2005,33:375.

[35]BRAY E A.Plant responses to water deficit [J].TrendsinPlantScience,1997,2:48.

[36]SUN X L,LI Y,CAI H,etal.ArabidopsisbZIP1 transcription factor binding to the ABRE ciselement regulates abscisic acid signal transduction [J].ActaAgronomicaSinica,2011,37(4):612.

[37]KRANNER I,BECKETT R P,WORNIK S,etal.Revival of a resurrection plant correlates with its antioxidant status [J].ThePlantJournal,2002,31(1):13.

[38] 孫永梅,劉麗杰,馮明芳,等.植物在低溫脅迫下的糖代謝研究進展[J].東北農業大學學報,2015,46(7):95.

SUN Y M,LIU L J,FENG M F,etal.Research progress of sugar metabolism of plants under cold stress [J].JournalofNortheastAgriculturalUniversity,2015,46(7):95.

[40] 劉麗杰,蒼 晶,于 晶,等.外源ABA對冬小麥越冬期蔗糖代謝的影響[J].植物生理學報,2013,49(11):1173.

LIU L J,CANG J,YU J,etal.Effects of exogenous abscisic acid on winter wheat key enzymes of sucrose metabolism in the wintering period [J].PlantPhysiologyJournal,2013,49(11):1173.

[41] 于 晶,張 林,蒼 晶,等.外源ABA對寒地冬小麥東農冬麥1號幼苗生長及抗冷性的影響[J].麥類作物學報,2008,28(5):883.

YU J,ZHANG L,CANG J,etal.Effects of exogenous ABA on cold resistance and tender seedlings growth of winter wheat Dongnongdongmai 1 in cold area [J].JournalofTriticeaeCrops,2008,28(5):883.

Bioinformatic Analysis and Effect of Low Temperature and ABA on TabZIP1 Expression Pattern of Winter Wheat Dongnongdongmai 1

Lü Yan,CANG Jing,LU Qiuwei,YANG Ning,FENG Mingfang,MENG Deyi, LIU Zengbing,PENG Kankan,XU Qinghua,ZHANG Da,YU Jing

(College of Life Science,Northeast Agricultural University,Harbin,Heilongjiang 150030,China)

In order to investigate the response of TabZIP1 to chilling stress and ABA regulation signal response mechanism,with strong cold resistance winter wheat variety ‘Dongnongdongmai 1’ and weak cold resistance cultivar ‘Jimai 22’ as experimental materials,samples were collected at 5 ℃，0 ℃，-10 ℃，-25 ℃,respectively,in the field of natural under cool conditions. The expression pattern of TabZIP1 in the blade and tiller node were analysed by RT-PCR. The regulation of ABA on TabZIP1 expression pattern of tillering in Dongnongdongmai 1 under different temperatures was explored with bioinformatics analysis. The results showed that,the full length of TabZIP1 is 1 167 bp,encoding 388 amino acids,and the expression product is a hydrophobic protein,localized in the mitochondria,with no signal peptide or transmembrane domain; and the secondary structure of TabZIP1 protein is mixed type. The expression level of TabZIP1 in leaves and tiller node of Dongnongdongmai 1 are both highest at -10 ℃,and higher in tiller node than in blade. While in Jimai 22,the expression level of TabZIP1 reached the maximum at 0 ℃ in tiller node,but at -10 ℃ in blade. Based on comprehensive analysis,the expression level of TabZIP1 in tillering node of Dongnongdongmai 1 is highest,which is significantly higher than that of Jimai 22. With ABA treatment,the expression level of TabZIP1 in tillering node of Dongnongdongmai 1 was significantly reduced with temperature increasing,with a maximum at 25 ℃.It is suggested that ABA treatment positively regulated the expression of TabZIP1,thereby improving the cold resistance of winter wheat.

Dongnongdongmai 1; Jimai 22; Cold stress; ABA; TabZIP1; Expression pattern

時間：2017-01-03

2016-08-04

2016-09-26

國家自然科學基金項目(31471423)；國家自然科學基金人才培養科研訓練項目(J1210069)；黑龍江省自然科學基金項目 (C201418)

E-mail：1143262786@qq.com

蒼 晶(E-mail:cangjing2003@163.com)

S512.1；S332

A

1009-1041(2017)01-0022-08

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170103.1625.008.html