摘要
大豆（GlycinemaxL.）是中国最重要的油料作物之一。高盐、干旱等非生物胁迫是影响大豆生长发育的重要环境因素，导致大豆产量和质量严重降低，严重影响我国粮食安全。开展大豆耐逆性基因的鉴定研究，对培育大豆抗逆新品种、提高大豆产量和品质具有重要意义。乙烯响应因子（EthyleneResponsiveFactors,ERFs）是一类重要的转录因子，是植物中最重要的转录因子之一，参与植物的生长发育、信号转导、生物和非生物胁迫响应等多种生物学过程。目前，关于大豆ERF乙烯响应因子参与调控植物抗逆的的报道较少。开展大豆ERF参与逆境胁迫响应的功能研究，将为培育耐盐耐旱大豆新品种提供基础信息。 本研究开展了大豆GmERF基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析，并基于大豆盐旱胁迫转录组数据及qRT-PCR表达模式分析、筛选出表达量最高的GmERF13基因作为研究对象，进一步开展GmERF13基因的分子特征研究和耐盐抗旱功能鉴定研究。主要研究结果如下： 1.GmERF基因家族全基因组鉴定。在大豆全基因组共鉴定到129个GmERF基因家族成员（GmERF1-GmERF129），且不均匀地分布在20条染色体上。系统进化分析显示，预测的GmERF蛋白可分为八个亚族。对GmERF的启动子区进行分析，发现含有与激素调控和非生物胁迫相关的顺式作用元件。GmERF13所在第Ⅳ亚族的家族基因具有较为保守的基因结构及保守基序。 2.GmERF13基因在盐和干旱胁迫下的表达模式分析。qRT-PCR结果表明GmERF13基因在盐和干旱胁迫下表达量均显著上调，可能与大豆响应盐和干旱胁迫有关。进一步对GmERF13基因进行了分子特征分析和耐盐抗旱功能鉴定。 3.GmERF13分子特征分析。生物信息学分析发现，GmERF13基因的CDS为648bp，编码215个氨基酸，GmERF13分子量为23.84kDa，等电点为5.12，是一种稳定的亲水性蛋白。亚细胞定位分析表明，GmERF13蛋白定位于细胞核。 4.过表达GmERF13能提高转基因拟南芥植株的耐盐性和抗旱性。用含有pCAMBIA1302:GmERF13重组质粒的根癌农杆菌菌液侵染拟南芥花序，筛选获得T3代转GmERF13基因拟南芥稳定遗传的阳性植株。在盐和干旱胁迫下对T3代转GmERF13基因拟南芥株系进行了抗逆性鉴定。结果显示，在干旱和盐胁迫下，转GmERF13基因拟南芥植株的叶绿素含量和脯氨酸含量明显高于野生型拟南芥植株，而丙二醛含量显著低于野生型拟南芥植株。表明转基因GmERF13拟南芥株系具有较强的耐盐性和抗旱性。 5.过表达GmERF13可显著增强转基因大豆毛状根复合体的耐盐性和抗旱性。利用发根农杆菌介导转化构建了GmERF13过表达和RNAi的大豆毛状根复合植株。在盐和干旱胁迫下的抗逆性鉴定结果显示，在干旱和盐胁迫下，转GmERF13基因毛状根复合植株的脯氨酸、过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、叶绿素含量显著高于对照组，而丙二醛含量显著低于对照组。结果表明，在盐和干旱胁迫下转GmERF13基因毛状根复合植株具有较强的抗逆性。
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