摘要
棉花作为我国至关重要的经济作物，在其生长发育的历程中会遭遇诸多胁迫挑战，其中，盐胁迫便是制约棉花生长及产量提升的一种关键非生物逆境因素。已知在植物的生长发育及抗逆反应中，bHLH转录因子扮演着极其关键的调控角色。然而，关于这类转录因子在棉花应对盐胁迫时的具体功能及其调控机制，我们目前尚知之甚少，亟需深入探究以揭示其奥秘。根据前期耐盐差异陆地棉材料的转录组测序结果，筛选到盐胁迫前后具有显著差异表达的基因 GhbHLH137，本研究以该基因为研究对象，从军棉 1 号中克隆得到 GhbHLH137（LOC107912067），并对该基因进行生物信息学预测、表达模式分析、亚细胞定位、基因沉默和过表达等实验，证实了其在调控棉花耐盐性中的功能。主要研究结果如下： 1．本研究克隆了 GhbHLH137 基因，其基因长度为 1002 bp，属于bHLH_SF超家族。通过荧光定量检测 GhbHLH137 的组织特异性以及在非生物胁迫下的表达模式，结果显示 GhbHLH137 在棉花叶片中的表达量最高，并且在盐处理 12 h 后该基因表达量最低，24 h 表达量最高。 2．构建 pCAMBIA1304-GhbHLH137 融合表达载体，转化烟草叶片细胞，结果显示GhbHLH137 基因定位于细胞核中。构建 pGBKT7-GhbHLH137 酵母自激活载体，转化酵母细胞，结果显示 GhbHLH137 不具有转录因子自激活活性。 3．构建 pCAMBIA3301-GhbHLH137 过表达载体，通过浸花法转化拟南芥，筛选后得到了 T2 代转基因株系，对转基因拟南芥在盐胁迫下进行了表型观察。结果显示，野生型在盐胁迫下比转基因株系更快萎蔫，说明过表达 GhbHLH137 后，拟南芥对盐胁迫的抗性可能有所增强。构建 TRV-GhbHLH137 载体，通过农杆菌介导法转化棉花，在盐胁迫作用下，TRV-GhbHLH137 株系较对照株系更为敏感，叶片萎蔫严重，其生理生化分析表明，盐胁迫下沉默株系的丙二醛含量升高，清除活性氧能力降低，说明沉默植株对盐胁迫的耐受性降低。qRT-PCR 显示，沉默植株叶片中与耐盐相关基因的表达量有极显著的变化，GhGASA1 在沉默 GhbHLH137 棉花中上调表达，ABA 响应基因（ GhMYB73、GhCNGC32、GhCNGC35、GhC3H20、GhNAC4 ）和 ROS 响应基因（GhUBC10-2、GhSRS21、GhFB15），下调表达，表明 GhbHLH137 可能通过调节 ABA信号通路和 ROS 反应从而影响棉花耐盐性。RNA-seq 表明 GhbHLH137 沉默后差异表达基因主要富集在植物激素信号转导途径、氨基酸生物合成、淀粉和蔗糖代谢以及MAPK 信号通路等途径。综上，推测 GhbHLH137 作为正调控因子参与拟南芥和棉花的耐盐过程，研究结果将为棉花耐盐遗传改良提供理论基础和基因资源。
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