'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.