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利用拟南芥液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AtNHX1)改良马铃薯耐盐性的研究

张俊莲  
【摘要】:土壤盐渍化已成为危害农作物生长、土壤荒漠化和自然生态环境恶化的主要原因之一。由于许多农作物是非耐盐的甜土植物,缺乏有效的耐盐机制,致使它们在盐渍化土壤上不能正常生长,甚至死亡。因此,培育具有经济价值的耐盐作物新品种,使其在盐渍化土壤上生长或在改良后的盐渍化土壤上生长,是有效利用广袤盐荒地的最佳途径。 随着植物耐盐机理深入探知,特别是耐盐相关基因的分离和功能的认知以及基因工程育种技术的成熟,开辟了培育耐盐植物品种的新途径,陆续获得了一些靠传统方法而不能获得的耐盐植物新品种(品系),在盐渍化土壤的利用上发挥着作用。植物细胞对盐胁迫的适应性主要是通过在细胞质中积累有机溶质、离子在液泡内区隔化和将过多的Na+通过质膜向细胞外排放等几方面的作用来实现的,其中Na~1+的外排和区隔化是通过质膜或液泡膜上的Na~1+/H~+逆向转运蛋白来完成的,特别是Na~+的区隔化可将进入细胞的无机离子吸收并储存在液泡中,使液泡更好地发挥其渗透调节功能,而成熟的高等植物细胞中液泡又占完全膨胀细胞总体积的95%。所以,Na~+的区隔化是植物在盐环境下生存的必要保障,是较有机物质积累对植物耐盐所起作用更为有效的方式。 本研究的主要目的是从拟南芥中克隆液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AtNHX1),与组成型启动子CaMV 35S或逆境诱导型启动子rd29A融合,构建成不同启动子驱动AtNHX1基因的植物表达载体。通过农杆菌介导,将CaMV 35S启动子驱动的AtNHX1基因转入洋葱表皮细胞和模式植物烟草中,以确证AtNHX1基因的功能。然后将携带目的基因的两种表达载体转入马铃薯中,从而提高其耐盐性。目前,取得的研究结果有: 1、以NaCl胁迫处理的拟南芥幼苗叶片为材料,用TRIzol一步法RNA提取试剂盒抽提总RNA,通过RT-PCR方法和DNA序列测定,证实获得了拟南芥Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AtNHX1)的cDNA克隆。该cDNA全长1617bp,包括538个氨基酸编码区和1个终止密码,具有多个物种Na~+/H~+逆向转运蛋白基因的高度保守序列——氨氯砒嗪脒(amiloride)的结合位点(LFFIYLLPPI)和Asp137。序列同源性分析结果显示,该cDNA片段与原序列的同源性高达99.75%,与同科芸薹属油菜的同源性为89%,但与不同科植物的同源性较低,仅为60%~70%,表明该基因在进化上存在多样性,但它们都具有氨氯砒嗪脒结合位点,对Na~+具有高度专一性,对植物的耐盐性起着重要作用。


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