干旱等非生物胁迫因素导致作物在形态、生理、生物化学及细胞水平上产生一些不利于其生长的反应，严重地阻碍着现代农业的发展。随着全球气候变暖和人类活动加剧，干旱有明显加重的趋势。棉花生产是纺织工业及国防建设的重要物质基础，也是中国农业重要组成部分，对中国国民经济的发展有着重要的影响，而且在世界棉花贸易市场上也起着举足轻重的作用。但是，每年由于旱灾引起的棉花年减产量达总量的 30% 以上，干旱已经成为限制棉花生产的首要非生物因素，实践证明采用传统的育种手段很难解决这一问题，因此，克隆抗旱基因并采用基因工程的方法培育抗旱新品种具有十分重要的意义。

MYB 转录因子广泛的分布于植物、动物和真菌中，第一个被鉴定出来的 MYB 转录因子与细胞周期相关，MYB 家族成员众多，与次级代谢的调节、细胞形态控制、细胞周期及信号转导等有关植物 MYB 类转录因子是转录因子最大家族之一，以含有 MYB 结构域为共同特征。棉花是较为耐旱的作物，其基因组中可能蕴藏着大量与抗旱相关的基因，但由于棉花基因组较为复杂，对耐旱基因的挖掘较少，棉花抗旱的机理尚不清楚，需要进行深入的研究。

中国农业科学院棉花研究所立题《一个亚洲棉 MYB 家族新基因的克隆及特征分析》，该研究克隆了亚洲棉 MYB 家族的一个新基因，通过对其序列及其响应 PEG6000 胁迫表达规律的分析，为进一步研究其功能，探索亚洲棉 MYB 家族基因的抗旱机制奠定基础。

模拟干旱条件下 GaMYB2 基因的表达分析

为了研究 GaMYB2 在亚洲棉石系亚 1 号中的抗旱表达特征，提取经 17% PEG6000 处理不同时间的 3 叶期幼苗根部进行 Real-time PCR 检测（图8）。从图中可以看到，胁迫处理后 GaMYB2 的相对表达量较对照（0 h）有明显的提高，在 3 h 时根部基因的表达量显著提高，并达到最大，此后表达量逐渐回落，结果表明，GaMYB2 响应 PEG6000 模拟的干旱胁迫，可能参与干旱胁迫防御反应。

GaMYB2 基因通过基因枪法转化洋葱表皮细胞瞬时表达分析

分别用 70% 乙醇和灭菌蒸馏水清洗金粉（直径为 1 μm），加入灭菌蒸馏水制成金粉悬浮液，取 100 μL 放在含有 1.0 cm² 洋葱表皮的玻璃皿中，边振荡边加入 10 μL pCambia2301-GaMYB2-GFP 质粒，逐步加入 40 μL 0.1 mol·L-1 亚精胺和 100 μL 2.5 mol·L-1 CaCl₂，振荡混匀。基因枪 GDS-80（购自美国 Wealtec corp）轰击时氦气罐的气压为 1300 psi，取 10 μL DNA 包裹好的微粒悬浮液加到基因枪中央，进行轰击，之后放置 25 ℃ 避光过夜培养，使用 ConfocalLaser 激光共聚焦显微镜观察。

采用基因枪轰击的方法，用包裹质粒的金粉对洋葱表皮进行轰击，暗培养过夜后，在激光共聚焦显微镜下进行观察（图10），从图10-A 中可以看出对照GFP空载体在整个洋葱细胞均能看到绿色荧光，为组成型表达；从图10-B 中发现 GaMYB2-GFP 的融合表达载体只能在细胞核中能看到绿色荧光，这进一步证明该蛋白不具有跨膜蛋白结构，定位在细胞核中，具有转录因子的一般特征。

讨论

干旱、盐碱、低温等环境胁迫对植物的生长和种子的形成产生了不利的影响，植物通过一系列的生化和生理过程来适应这些胁迫。MYB 转录因子是植物中最大的转录家族之一，在拟南芥中已经鉴定出 198 个 MYB 家族的成员，其中一些成员如 AtMYB44、AtMYB60 及 AtMYB61 通过调控气孔的开闭帮助植物体应对干旱胁迫。

通过超表达 MYB 基因的试验发现，阳性植株的干旱耐受能力显著提高，这预示着 MYB 家族成员在改良作物抗旱方面具有很大的潜力。虽然关于 MYB 类基因调控抗旱作用机制的细节还不很清晰，但是，已经取得了不少进展，一般认为 MYB 转录因子位于 ABA 信号通路的下游，植物在受到干旱胁迫时，MYB 与 MYBR（受体）结合，激活 RNA 聚合酶 Ⅱ 转录复合物，从而直接启动调控靶基因的表达，最后通过基因产物对内外信号做出调节反应，最终引起一些生理生化反应来保护自身。植物根部特征与植物的抗/耐干旱性密切相关，根系的形成主要受土壤水分含量的影响，一般主根的生长不受水分胁迫的影响，侧根的数目受其影响较大。MYB96 能够在干旱胁迫时调节 ABA 信号通路，使拟南芥的根系更加发达，这将有利于拟南芥在干旱胁迫时摄取更多的水分，达到保护自身的目的。

根组织不仅是接受干旱胁迫信号的主要位点，也是调控植物抗/耐干旱能力的关键部位。虽然严重的旱胁迫情况下，棉花的生长及种子的形成都会受到严重影响，但棉花还是较为耐旱的作物。为了寻找棉花抗干旱相关的关键基因，中国农业科学院棉花研究所转基因实验室对 PEG6000 胁迫处理亚洲棉的根组织材料进行了 RNA 测序分析，GaMYB2 是从 RNA 数据中挑选一个上调表达的基因，Real-time PCR 结果进一步表明 GaMYB2 在根中表达量最高，这说明该基因可能在根部的生长和发育及其生理活动中发挥重要作用。GaMYB2 可能是棉花抗旱能力改良的重要候选基因，但是 GaMYB2 是否真正参与植物体干旱耐受能力的调控及其调控机理如何还有待进一步的试验研究。

结论

从亚洲棉中克隆出 MYB 家族的一个新基因 GaMYB2， cDNA 全长 1 117 bp，ORF 长 840 bp，编码 279 个氨基酸，GaMYB2 蛋白具有 R2R3 型 MYB 蛋白的一般特征。利用第三代低压手持式基因枪 GDS-80 快速验证了该基因在细胞核中表达，并且在根部和花中表达量较高。经 PEG6000 胁迫后，其表达量上调表达，3 h 达到最高，因此，亚洲棉受到干旱胁迫时根部该基因的表达量增加对抵御外界的干旱环境可能发挥一定作用。

参考资料

杨召恩, 杨作仁, 刘坤,等. 一个亚洲棉MYB家族新基因的克隆及特征分析[J]. 中国农业科学, 2013, 46(1):195-204.