摘要：基金项目：贵州省科协“新质黔沿”引领项目（2025XZQYXM-01）；贵州省科技成果转化项目（黔科合成果﹝2024﹞一般068）；贵州省水稻现代农业产业技术体系建设专项资助（GZSDCYJSTX-02）；贵州省农科院“揭榜挂帅”项目（黔农科JBGS﹝2024

单位：1.贵州省水稻研究所；2.贵州大学农学院

简介：安畅，男，贵州思南人，研究实习员，硕士，从事水稻遗传育种研究。

基金项目：贵州省科协“新质黔沿”引领项目（2025XZQYXM-01）；贵州省科技成果转化项目（黔科合成果﹝2024﹞一般068）；贵州省水稻现代农业产业技术体系建设专项资助（GZSDCYJSTX-02）；贵州省农科院“揭榜挂帅”项目（黔农科JBGS﹝2024﹞01号）；贵州省农科院科技创新项目（黔农科科技创新﹝2022﹞06号）。

来源：《安徽农业科学》2025年14期

引文格式：安畅,龙江辉,黄培英,等.水稻转录因子OsABF5基因的克隆及表达分析[J].安徽农业科学,2025,53(14):110-115.

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水稻是世界上最重要的谷类作物之一，是世界50%以上人口的主食。作为一种快速生长的作物，需要大量水分，具有较强的光合活性，对温度敏感。其对肥料的要求很高，可以密植。不适宜的非生物胁迫会影响水稻的生长、发育和产量品质，对其安全生产构成威胁。近年来，尽管已有大量关于水稻对非生物胁迫响应和调控机制的研究，但由于水稻的复杂性，对其了解仍然有限。脱落酸（ABA）是一种重要的植物激素，其协调植物对非生物胁迫（如盐、干旱和低温）的适应性反应，并调节复杂的代谢和生理机制，这是在不利环境中生存所必需的。在非生物胁迫下，ABA会迅速积累并导致气孔关闭，以限制水分通过蒸腾流失。此外，ABA会调动一系列基因，保护细胞免受长期应激引起的氧化损伤，而介导这些针对非生物响应的各种反应的信号网络是高度复杂的。ABA核心信号通路由ABA受体（PYL/PYR/RCAR）、蛋白磷酸酶（PP2Cs）、蛋白激酶（SnRK2s）和bZIP转录因子家族组成，其中ABFs（ABA responsive element binding factors）/AREBs（ABA esponsive element binding proteins）和ABI5（ABA INSENSITIVE 5）属于bZIP家族。

在拟南芥中，75个已鉴定的bZIP转录因子根据序列同源性可分为10个亚家族。A组中有13个bZIPs，其中就包含ABF基因。这些ABF基因ABF2/AREB1、ABF3和ABF4/AREB2在营养组织中被ABA、脱水和盐胁迫诱导。水稻和拟南芥中ABF2基因增强了过表达植株的抗旱性。此外，在水稻中，OsABF1和OsABF2基因被各种非生物胁迫处理，如缺氧、盐、干旱、氧化胁迫、寒冷和ABA诱导。ABF相关基因也在植物生长和发育中起作用。例如，在拟南芥abi5突变体通过在种子萌发期间破坏ABA信号转导而表现出对ABA的敏感性降低，表明AtABI5将ABA信号转导与种子中的基因表达联系起来。在单子叶植物中，bZIP转录因子OsABI5与水稻育性和胁迫耐受性有关。此外，水稻和大麦中AtABI5的同源基因TRAB1和HvABI5分别与其相应的AtABI3的同源基因OsVP1和HvVP1相互作用，并通过激活ABA响应基因来调节种子成熟和休眠。这些研究表明，ABF基因在双子叶和单子叶植物物种中都在ABA的信号转导途径中起作用。

水稻是单子叶模式植物。尽管水稻中的OsABF1和OsABF2基因已经被鉴定报道，但OsABF5基因目前鲜见报道。

目的

分析OsABF5基因在不同非生物胁迫处理下的表达情况，为进一步研究其生物学功能和选育抗逆性好的水稻新品种提供理论依据。

方法

利用RT-PCR技术，从自育恢复系水稻材料“R127”中获得OsABF5基因的完整cDNA序列并进行生物信息学分析及非生物胁迫下的表达特性分析。

结果

◆基因克隆

以“R127”叶片cDNA为模板，利用特异性引物进行PCR扩增，琼脂糖凝胶电泳检测显示（图1），OsABF5基因在1000bp左右有条带。经过测序表明，OsABF5基因的序列全长为1023bp，与预测的参考基因序列一致。

注：M.Marker D 2000；1.OsABF5基因扩增产物。

图1 OsABF5基因的扩增

◆蛋白理化性质分析

图2 OsABF5蛋白保守结构域（A）、亲疏水性分析（B）和二级结构（C）的预测结果

跨膜结构的预测结果显示（图3A），OsABF5蛋白无跨膜结构。OsABF5蛋白信号肽的预测结果显示（图3B），OsABF5蛋白不含信号肽，由此推测其为非分泌蛋白。亚细胞定位预测结果显示，OsABF5蛋白定位于细胞核。磷酸化位点分析结果显示（图3C），该蛋白有44个磷酸化位点，丝氨酸（serine）24个，苏氨酸（threonine）13个，酪氨酸（tyrosine）2个，其中第25、156、233、248、260、281和336位丝氨酸以及第136位的苏氨酸是最有可能的潜在磷酸化位点，它们的值均高于0.950，远远超过标准值0.5。蛋白结构预测结果显示（图3C），OsABF5蛋白的二级结构由68.53%的无规则卷曲、30%的α-螺旋和1.4%延伸链组成；其三级结构预测结果如图3C所示。

图3 OsABF5蛋白跨膜结构域（A）、信号肽（B）、磷酸化位点（C）和三级结构（D）预测结果

◆多重序列比对与进化树分析

在NCBI数据库中获取已报道的水稻OsABF1、OsABF2以及植物的ABF5氨基酸序列，通过DNAMAN将水稻OsABF5氨基酸序列与水稻OsABF1、OsABF2、野生二粒小麦（Triticum dicoccoides）、小麦（Triticum aestivum）、谷子（Setaria italica）、狗尾草（Setaria viridis）、大麦（Hordeum vulgare）、玉米（Zea mays）、二穗短柄草（Brachypodium distachyon）、高粱（Sorghum bicolor）的ABF5氨基酸序列进行多重序列比对，结果显示（图4），OsABF5与OsABF1、OsABF2的同源性分别为21.14% 和33.43%，与野生二粒小麦TdABF5的同源性最高，为67.14%。均含有bZIP家族典型的结构域bZIP46。

图4 OsABF5蛋白的多重序列比对结果

系统进化树结果显示（图5），水稻OsABF5与野生二粒小麦TdABF5亲缘关系最近，与小麦TaABF5、二穗短柄草BdABF5属于同一分支，而与OsABF1亲缘关系最远。

图5 OsABF5蛋白的系统进化树

◆OsABF5基因的组织表达模式分析

为进一步分析OsABF5基因在水稻生长发育中可能的作用，通过RGAP水稻数据库下载OsABF5基因在水稻不同组织的表达数据，结果显示（图6），OsABF5在颖壳中表达量较高，在茎中的表达量次之，在叶片和花药中表达量低。这表明OsABF5基因在水稻生长发育过程中起着重要作用，尤其可能对颖壳的发育有重要影响。

图6 OsABF5基因的组织表达模式

◆不同胁迫处理下OsABF5基因的表达分析

为分析OsABF5基因在不同胁迫处理下的表达情况，分别用干旱（20% PEG 6000）、盐（NaCl）、高温（42℃）和低温（4℃）处理14d苗龄的水稻幼苗，对处理0、12和24h的水稻叶片进行取样。以OsActin为内参基因，利用实时荧光定量PCR技术检测OsABF5基因的表达水平。结果显示（图7），经过干旱、盐、高温和低温处理12和24h后OsABF5基因的表达量均显著下调，并在处理24h后降至最低，表明OsABF5基因在对非生物胁迫的响应过程中起着负调控作用。

注：采用t检验分析显著差异（单尾、两样本等方差），不同小写字母表示处理间差异显著（P

图7 OsABF5基因在不同胁迫处理下的表达分析结果

结论

从自育恢复系水稻材料“R127”中克隆得到OsABF5基因，其编码蛋白含有bZIP超家族典型的bZIP46结构域，属于bZIP转录因子家族。与TdABF5、TaABF5和BdABF5具有高度的相似性，与OsABF1的亲缘关系较远。其在水稻生长发育过程中起着重要作用，尤其可能对颖壳的发育有重要影响。在经过干旱、盐、高温和低温处理后，OsABF5基因的表达水平均显著下调，表明OsABF5基因在对非生物胁迫的响应过程中起着负调控作用。

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来源：安徽农业科学