通过过表达DREB(A-6)基因实现DREB(A-6)蛋白的分子对接，并提高马铃薯的耐热性

《Journal of Plant Research》：Molecular docking of the DREB(A-6) group and enhanced thermotolerance in potato by overexpressing the DREB(A-6) gene

DREB转录因子调控热胁迫及ABA信号响应的分子机制与生理效应研究

　　

摘要

脱水响应元件结合（DREB）转录因子（TFs）在非生物胁迫耐受性中发挥着不可或缺的作用，包括通过脱落酸（ABA）依赖性和非依赖性途径来应对热胁迫。其中，DREB（A-6）亚组的研究最为有限，而StDREB30（A-6）在热胁迫下的作用，尤其是在与ABA信号传导相关联方面的作用，尚未得到充分探讨。本研究旨在通过分子建模来表征StDREB（A-6）亚组，并探讨StDREB30在耐热性中的作用及其与外源ABA的关联。利用SWISS-MODEL进行分子建模以预测3D结构，通过STRING数据库分析蛋白质-蛋白质相互作用（PPI），并使用HDOCK服务器进行分子对接分析。进一步研究了StDREB30（A-6）在马铃薯中受到热（42°C）、ABA（50 μM）以及热+ABA联合处理时的作用。与野生型（WT）相比，过表达StDREB30的转基因（T）马铃薯在热和ABA联合处理下的耐受性得到增强。过表达StDREB30的植物表现出StDREB30基因的显著上调，以及在热和热+ABA联合处理下的表型特征和生理功能的改善。转基因植株的相对含水量更高（T型为70%，WT型为59%），丙二醛含量较低（T型为3.1 nmol/g FW，WT型为3.9 nmol/g FW），花青素含量也更高。此外，光合参数也得到改善，包括光系统II的最大量子产率（T型为0.7，WT型为0.6）、光化学淬灭系数（T型为0.6，WT型为0.49）以及叶绿素仪（SPAD）值（T型为45，WT型为41）。RT-PCR分析进一步证实，在热+ABA联合处理下，StDREB30在叶片、茎和根中的表达量分别上调了5.8倍、6.1倍和7.2倍。转基因植株的抗氧化活性增强，活性氧物种减少，细胞死亡也有所降低。此外，热+ABA联合处理还促进了转基因植株的块茎形成。研究表明，ABA主要作为一种胁迫信号调节因子，在非胁迫条件下对生理、生化和表达模式没有显著影响，但在联合处理中能够显著缓解热胁迫的效应。