模式植物中,BRI1-EMS suppressor 1(BES1)/brassinazole-resistant 1(BZR1)转录因子在生长发育或胁迫应答中起着重要作用。然而,关于BES1/BZR1s协同调控逆境响应及生长发育的研究鲜有报道。前期,课题组鉴定到玉米ZmBES1/BZR1s成员,但其功能知之甚少。因此,本研究克隆了玉米ZmBES1/BZR1s成员的ZmBES1/BZR1-9基因,对其表达模式、亚细胞定位、转录激活活性等特性进行分析。进一步,通过在拟南芥和水稻中异源表达ZmBES1/BZR1-9对其调控干旱胁迫应答和开花的功能进行评价。同时,利用酵母文库筛选ZmBES1/BZR1-9的互作蛋白。本研究初步揭示了ZmBES1/BZR1-9基因的功能,为深入解析其功能及作用机制奠定了基础。主要研究结果如下:1.ZmBES1/BZR1-9属于BES1/BZR1家族转录因子。生物信息学分析表明,ZmBES1/BZR1-9基因含有2个外显子,1个内含子,CDS全长1137 bp,编码378个氨基酸。ZmBES1/BZR1-9蛋白分子量38.9 KDa,等电点为7.02,亲水指数-0.511,不稳定系数47.99,预测定位于细胞核,其N端具有植物特异转录因子BES1/BZR1的典型b HLH结构域。2.ZmBES1/BZR1-9基因主要在玉米根和叶片中表达,并且响应干旱胁迫。实时荧www.selleck.cn/products/smoothened-agonist-sag-hcl光定量PCR结果表明,ZmBES1/BZR1-9基因在主要在玉米根和叶片中表达,在雄穗、雌穗、花丝、苞叶、穗位叶、气生根中的表达量较低。此外,ZmBES1/BZR1-9基因在叶片和根中的表达受干旱胁迫抑制显著下调,表明ZmBES1/BZR1-9基因参与干旱胁迫应答。3.ZmBES1/BZR1-9蛋白定位于细胞核,无转录激活活性。亚细胞定位结果显示,转化35S-ZmBES1/BZR1-9-e GFP的烟草叶片细胞和玉米原生质体中,仅在细胞核观察到绿色荧光信号,说明ZmBES1/BZR1-9蛋白定位于细胞核。同时,利用酵母双杂系统进行转录激活活性分析,结果表明在酵母系统中ZmBES1/BZR1-9单体蛋白无转录激活活性。4.异源表达ZmBES1/BZR1-9基因负调控拟南芥抗旱性。拟南芥突变体互补实验结果表明Barasertib采购,在含有Redox biology150 m M甘露醇的1/2MS培养基上,与对照相比,转基因拟南芥株系生长明显受到抑制,其根长和鲜重显著低于对照。在自然干旱3周后,转基因株系严重萎蔫直至枯死,但未转基因株系萎蔫程度较弱,部分叶片仍保持绿色。同时,干旱处理后,转基因株系的电导率和丙二醛含量极显著高于对照。转录组测序(RNA-Seq)结果显示,在转基因株系中鉴定到1368个共有的差异表达基因(Different Expression Genes,DEGs),其中93.27%(1276个)的DEGs显著下调表达,仅有7.73%(92个)上调表达。GO及KEGG富集分析显示,有38个参与脱水胁迫应答的DEGs均下调表达,包括4个调控气孔发育基因(At HB7、At MRP4、At AIRP1和At GORK)。对各株系气孔进行观察发现,干旱胁迫下,转基因株系的气孔开度显著大于对照。5.异源表达ZmBES1/BZR1-9基因促使拟南芥提前开花。对转ZmBES1/BZR1-9基因拟南芥株系表型鉴定还发现,在长日照条件下(14h光照/10h黑暗),互补株系比突变体提前开花且时间缩短约10天左右,但各株系莲座叶数量并无显著差异。同时,在长日照条件下,过表达株系较野生型也提前约10天左右开花,且各株系间莲座叶数目无显著差异。q RT-PCR结果显示,与未转基因株系相比,5个与拟南芥开花相关基因(At MMP、At PCC1、At MYB56、At PELPK1和At PRP10)在转基因株系中均显著上调表达。6.异源表达ZmBES1/BZR1-9基因促使水稻提前开花。对转ZmBES1/BZR1-9基因水稻株系表型鉴定发现,在短日照条件下,转基因株系比野生型提前开花并抽穗约8天左右。RNA-Seq结果显示,与未转化对照相比,在转基因株系中共有102个DEGs。其中,67.65%的DEGs(33个)上调表达,有32.35%的DEGs(69个)下调表达。与对照相比,4个水稻开花相关的基因Os GA20OX1、Os CCR19、Os BTBN19、Os RNS4上调表达。7.ZmBES1/BZR1-9与Zm GHF17互作。玉米c DNA酵母文库筛选结果发现,在含有x-α-gal的SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade四缺培养基上,共转化p GBKT7-ZmBES1/BZR1-9与p GADT7-Zm GHF17的酵母菌株生长正常且形成蓝斑,说明Zm GHF17可以与ZmBES1/BZR1-9蛋白互作。