大豆 DREB1/CBF 型转录因子在热、干旱以及冷胁迫响应基因表达中发挥作用

大豆（Glycine max）是一种全球重要的农作物，其生长和产量受到干旱、高温和低温等非生物胁迫的严重削弱。顺式作用元件 DRE（干旱应答元件/dehydration-responsive element）/CRT 在响应这些胁迫并激活基因表达中发挥着重要作用。编码 DRE 结合蛋白的拟南芥 DREB1/CBF 基因在冷胁迫响应基因表达中充当转录激活因子。在本研究中，我们从大豆基因组数据库中鉴定了 14 个 DREB1 型转录因子（GmDREB1s）。大豆中大多数 GmDREB1 基因的表达均受到低温、干旱、高盐和高温等多种非生物胁迫的强烈诱导。GmDREB1 蛋白在拟南芥和大豆原生质体中通过 DRE（干旱应答元件）激活转录。利用过表达 GmDREB1s 的转基因拟南芥植株进行的转录组分析表明，许多下游基因为冷诱导型，并与拟南芥 DREB1A 的下游基因存在重叠。随后，我们利用大豆原生质体中的瞬时表达系统，全面分析了与 DREB1A 密切相关的 GmDREB1B;1 的下游基因。在大豆中过表达 GmDREB1B;1 提高了由多种非生物胁迫诱导的大量基因的表达，且 DRE 是这些基因启动子中最保守的元件。GmDREB1B;1 的下游基因包括许多大豆特异性的胁迫诱导基因，这些基因编码 ABA 受体家族蛋白 GmPYL21 以及核糖体蛋白等翻译相关基因。我们证实，GmDREB1B;1 以非 ABA 依赖的方式直接激活 GmPYL21 的表达，并增强 ABRE 介导的基因表达。这些结果表明，GmDREB1 蛋白在多种非生物胁迫条件下能够激活众多大豆特异性胁迫响应基因的表达。