SeNHX1耐盐分子机制与耐盐洋桔梗培育

【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。