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SeNHX1耐盐分子机制与耐盐洋桔梗培育

杨小玲  
【摘要】:盐碱胁迫是造成世界农作物减产的主要原因。通过种植耐盐碱植物既能改良土壤,又有一定的效益,是一种相对耗资少,见效快的盐碱地农业发展方式。随着植物耐盐分子生物学的发展,植物耐盐基因工程在培育耐盐新品种中成为研究热点。本文在研究SeNHX1于酵母中的功能、定位和SeNHX1转基因烟草的耐盐性及耐盐机制的基础上,将SeNHX1转化洋桔梗,以期培育耐盐洋桔梗新品种。 SeNHX1基因是从盐角草克隆得到。在研究中,构建了pYES2-SeNHX1,pYES2-GFP和pYES2-SeNHX1-GFP三种酵母表达载体和pBin438-SeNHX1植物表达载体。带有SeNHX1目的基因的酵母表达载体转化酵母nhx1缺陷型菌株296H,可部分恢复Na~+的解毒功能,并提高野生型菌株W303的耐盐性;荧光观察表明,SeNHX1定位于酵母液泡膜。 植物表达载体pBin438-SeNHX1转化烟草,过量表达SeNHX1的转基因烟草在离体和盆栽盐胁迫下,均可提高其耐盐性。盆栽盐胁迫下,经过相同盐量的处理,盆栽土Na~+含量大于9.7mg/g时,SeNHX1转基因烟草下部老叶Na~+含量比野生型相应部位的Na~+含量高2.3mg/g FW,嫩叶中的脯氨酸含量比野生型高0.36mg/g FW,两者均达到显著水平;而丙二醛(MDA)含量显著更低。这些结果可以初步推断SeNHX1转基因烟草提高其耐盐性的机制:首先,转基因烟草可吸收盐土中更多的Na~+,促进水份的吸收与利用。其次启动离子分配机制,将吸收的Na~+更多地积累于老叶,防止幼嫩组织受到Na~+的毒害;在细胞水平上,SeNHX1转基因烟草将更多Na~+的区隔化于液泡,防止膜脂和酶活性受到伤害。 植物表达载体pBin438-SeNHX1转化洋桔梗,通过检测表明SeNHX1基因已经整合到洋桔梗基因组中,并实现转录。过量表达SeNHX1的转基因洋桔梗组培苗可在含有150mmol/L NaCl培养基中正常生长,叶片中脯氨酸含量比野生型高0.5mg/g FW,两者间达到显著差异,表现了更强的耐盐性。通过移栽管理,获得10株苗龄2个月的转基因洋桔梗。


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