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沙冬青CBL1基因的功能研究

孙芳  
【摘要】: Ca~(2+)信号是植物应答各种逆境胁迫响应的一个重要组分,它在植物抗病、抗虫及适应非生物胁迫反应中起着重要的作用。在植物细胞中发现Ca~(2+)/CDPK、Ca~(2+)/CAM和Ca~(2+)/CBL三类钙信号系统,它们与逆境胁迫信号转导密切相关。它们都可以与钙离子结合,引起蛋白构象改变,从而激活该蛋白功能,并与下游蛋白相互作用共同组成多条信号系统,调节植物生长发育并参与外界各种逆境信号的转导。 CBL(calcineurin B-like protein)家族是植物细胞中一类特异的钙结合元件。其成员之一CBL1可以被多种逆境胁迫所诱导,并可以提高对干旱和盐的耐受性。目前,CBL1的相关研究主要集中在在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中。沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是我国西北荒漠、半荒漠地区唯一的常绿小灌木,在长期的恶劣环境中形成了极强的抗旱、抗盐和抗冻性能。本研究以沙冬青为材料,将从沙冬青中克隆出来的CBL1基因通过农杆菌转化法转化到烟草中超强表达,从而得到转基因植株并进行CBL1基因的功能鉴定。 本研究首先构建了两个载体:BT121-CaMV35S-CBL1,PBI121-RD29A-CBL1。然后通过农杆菌转化法转化烟草,经过卡那霉素的筛选得到转基因植株。然后将2周左右的组培苗(包括转基因植株和对照植株)移栽到土壤中,待其结种子后分别将T1代烟草种子接种到MS和MS+Ka的培养基上,检测T1代的萌发率,鲜重,长势等指标。将生长20天左右的组培苗移栽到土壤中4周后分别进行干旱、盐和冷胁迫的梯度处理。从对植株电解质外渗率、叶绿素含量、净光合速率、水分利用效率、叶绿素荧光等一系列指标的测定结果分析来看,逆境条件下对比对照植株,转基因植株细胞膜受损程度较低,光能利用能力强,水分利用能力高,PSⅡ潜在活性中心并未受损,PSⅡ的电子传递活性大,PSⅡ通过提高非辐射性热耗散,消耗PSⅡ吸收的过剩光能,从而保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起的光氧化伤害。从而得出结论:转基因植株对干旱、高盐、低温的忍受性较强,抗逆性高于对照植株,沙冬青CBL1基因是在干旱、高盐、低温胁迫下的正向调节因子。


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