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生物技术通报 | 转录因子VcMYB17调控蓝莓抗旱性的功能研究

来源：花匠小妙招时间：2025-09-06 07:26

田琴，刘奎，吴翔纬，纪媛媛，曹一博，张凌云

DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1031

蓝莓（Vaccinium spp.）是杜鹃花科（Ericaceae）越桔属（Vaccinium）植物，含有多种对人体有益的功能成分，是公认的健康水果之一，市场需求量大。全球气候变化导致极端天气频发，干旱严重影响植物的生长发育，降低植物生产力，并限制其分布。 蓝莓为浅根植物，根系不发达、主根不明显，水分匮乏是限制蓝莓生长的主要环境因素。因此， 提高蓝莓抗旱性是应对全球气候变化、保障蓝莓产业健康发展的重要措施。

目前关于蓝莓抗旱性的研究主要集中于干旱对蓝莓生长发育的影响、不同品种间抗旱性差异的比较，以及如何通过栽培措施提高蓝莓对干旱胁迫的耐受性。 干旱胁迫下，蓝莓植株会出现新梢萎蔫、叶片失水皱缩、落果等树势减弱的现象，严重影响果实品质和产量。近年来， 对植物抗旱性的研究已经从生理水平深入到了分子水平，例如，干旱胁迫下，蓝莓蔗糖合成酶基因VdSUS4的表达水平升高，推测其可能参与蓝莓非生物胁迫响应。在番茄中过表达液泡膜水通道蛋白基因VcTIPs，可以激活抗氧化系统从而提高抗旱性。而在蓝莓愈伤中过表达VcMYB4a导致其对PEG的敏感性增加，说明VcMYB4a负调控蓝莓抗旱。此外， 也有研究基于转录组分析鉴定到NAC转录因子及MYB转录因子都在蓝莓抵御干旱胁迫中发挥了重要作用。

转录因子在调控植物功能基因表达中发挥重要作用。MYB是植物中成员最多、分布最广的转录因子家族，广泛参与了植物的生长发育及对外界环境的响应。已有的研究表明，多个MYB转录因子参与植物抗旱应答。已有许多研究表明， MYB转录因子在植物抗旱应答中发挥重要功能，但目前其在蓝莓抗旱应答过程中的功能和分子机制仍不清楚。

为了探究蓝莓干旱应答的分子机制，课题组对不同程度干旱胁迫下的蓝莓植株进行了转录组测序，基于转录组分析筛选到多个编码MYB转录因子的差异基因，它们可能通过ROS清除、激素信号通路等多种途径参与蓝莓抗旱应答。

近日， 《生物技术通报》在线发表了题为的研究报告。本研究选取差异基因VcMYB17进行后续研究。通过生物信息学分析其结构，亚细胞定位实验及转录活性分析其定位情况及转录活性。通过RT-qPCR明确VcMYB17的组织特异性及激素响应情况。最后通过遗传表型验证实验鉴定VcMYB17的抗旱功能。揭示蓝莓VcMYB17转录因子的基因功能，为蓝莓节水栽培提供理论依据，为蓝莓品种改良提供基因资源，对全球气候变暖条件下蓝莓适应性生长具有重要意义。

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本文主要包括以下几部分内容：

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2 结果

2.1VcMYB17的鉴定及进化树分析

2.2 VcMYB17的表达特性分析

2.3 VcMYB17亚细胞定位及转录活性分析

2.4 过表达VcMYB17降低拟南芥抗旱性

2.5 VcMYB17负调控蓝莓抗旱性

2.6 过表达VcMYB17导致抗旱基因表达水平下调

3 讨论

4 结论

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MYB转录因子广泛参与植物的生长发育、生理代谢及对外界环境的响应。MYB转录因子又根据其不完全重复序列的数量分为4类，其中R2R3型MYB转录因子被证明主要参与植物初生及次生代谢、细胞分化、激素信号传导、生长发育调控、生物及非生物逆境响应等多个生理过程。 本研究鉴定了1个R2R3型的MYB转录因子VcMYB17，在拟南芥和蓝莓愈伤中过表达VcMYB17抑制植物在干旱胁迫下的生长，降低植物对干旱胁迫的耐受性。研究结果表明 VcMYB17负调控蓝莓抗旱性，这与杨树和甘薯中的研究结果相似。VcMYB17作为调控蓝莓抗旱性的负调节因子，可以作为基因编辑的靶点，用于蓝莓抗旱的分子设计育种。R2R3型MYB转录因子已被证明在多种植物响应干旱胁迫中发挥了重要作用，不同物种的MYB转录因子的功能具有多样性。MYB转录因子在调控植株抗旱性中具有重要作用，但不同物种中MYB转录因子调控抗旱性的机制不同。 本研究发现过表达VcMYB17降低植物耐旱性，但仅初步鉴定了其抗旱功能，如何调控蓝莓对干旱胁迫的响应还需要进一步研究。

植物激素参与调节植物生长、发育和环境应激反应，是一种关键信号化合物。脱落酸、生长素、油菜素类固醇、细胞分裂素和赤霉素均参与植物对干旱胁迫的响应。本研究发现外源ABA、GA、MeJA、SA处理抑制VcMYB17在叶中的表达，且VcMYB17负调控抗旱，这与已有报道中转录因子的激素诱导情况及耐旱性情况一致，因此推测VcMYB17可能通过激素信号途径参与调控蓝莓抗旱性，具体通过什么激素信号通路以及如何参与调控蓝莓抗旱性需进一步研究。已有大量研究报道拟南芥抗旱基因，其中AtERD1、AtERD15、AtP5CS1、AtRD29A为拟南芥脱水诱导早期应答基因，AtRD22为脱水应答基因，AtDREB1A为脱水应答转录因子。 本研究证明过表达VcMYB17降低拟南芥的耐旱性，干旱胁迫下过表达植株中耐旱基因的表达水平显著低于野生型和空载植株，与已有研究结果一致。在拟南芥中过表达AgMYB5会提高拟南芥抗旱性，作者证明了干旱胁迫下过表达植株中AtERD1、AtP5CS1、AtRD22和AtRD29的表达水平显著提高。同样地，过表达PtSC18提高拟南芥耐旱性，干旱胁迫下过表达植株中AtERD1、AtRD22和AtP5CS1的表达水平显著高于野生型。 本研究证明VcMYB17通过下调耐旱基因的表达水平抑制植物耐旱性，但VcMYB17是否直接调控蓝莓中耐旱基因的表达还需进一步研究。

VcMYB17是R2R3型MYB转录因子，定位于细胞核，具有转录激活活性。VcMYB17在蓝莓叶片中高表达，外源ABA、GA、MeJA、SA、10% PEG处理均抑制VcMYB17的表达。过表达VcMYB17降低转基因拟南芥及蓝莓愈伤的耐旱性，增加植物MDA积累降低抗氧化酶活性。干旱胁迫下，VcMYB17-OE转基因拟南芥中耐旱基因AtERD1、AtERD15、AtP5CS1、AtRD22、AtRD29A、AtDREB1A的表达水平显著低于野生型及空载植株。VcMYB17可能通过抑制耐旱基因的表达负调控拟南芥及蓝莓愈伤对干旱胁迫的耐受性。