拟南芥耐受磷酸三苯酯毒性突变体的筛选及相关基因的功能分析OA

【目的】磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPHP)是一种常见的环境有机污染物,威胁人类健康和生态安全。明确拟南芥耐受TPHP毒性的分子机制,可为后续利用植物修复土壤TPHP污染提供参考。【方法】以拟南芥野生型Col-0为实验材料,进行TPHP暴露处理,分析其根长、鲜重和叶绿素含量等表型指标的变化,利用显著变化的表型从拟南芥突变体库中筛选耐受TPHP毒性的突变体。之后,利用图位克隆和基因组重测序分析挖掘相关候选突变基因,并利用外源激素处理进行验证。最后通过分子对接、过表达株系和突变体分析,探究拟南芥耐受TPHP毒性的潜在分子机制。【结果】经2 mg/L TPHP处理后,拟南芥野生型Col-0幼苗的根长、鲜重和叶绿素含量均显著降低。根据表型变化筛选获得耐受TPHP毒性的突变体ems-29d(ems-29 dwarf)。该突变体植株矮小,叶片深绿皱缩。重测序分析发现,该突变体中参与油菜素内酯(brassinosteroids,BR)合成的关键基因DWF4,存在C1179T的单碱基变异,导致DWF4蛋白的第306位亮氨酸转变为苯丙氨酸(L306F)。外源施加表油菜素内酯(2,4-epibrassionolide,eBL)能部分恢复ems-29d的生长抑制表型。分子对接模拟结果显示,TPHP与DWF4L306F的结合能小于与DWF4的结合能,但DWF4L306F过表达转基因株系并未提高拟南芥对TPHP的耐受性,表明突变体的抗性并非靶标抗性。最后,经TPHP处理后,DWF4的T-DNA插入突变体dwf4叶绿素含量的受抑制程度显著低于野生型,可见BR合成受阻能显著提高拟南芥对TPHP的耐受性。【结论】ems-29d中的DWF4基因突变,导致BR激素合成受阻,提高了植株对TPHP毒性的耐受。