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盐芥耐盐相关基因的功能研究

高秀华  
【摘要】:盐胁迫是自然界中主要的非生物胁迫之一。土壤中高浓度的Na~+对许多的高等植物都造成很大的伤害,严重影响着植物的生长和发育,导致世界作物的大量减产。植物消除Na~+毒害的策略包括:降低Na~+的吸收、Na~+的外排和Na~+的区隔化。目前Na~+吸收过程还不十分清楚,但Na~+的外排和区隔化是间接的主动运输过程,主要由Na~+/H~+逆向转运蛋白来完成。Na~+/H~+逆向转运蛋白与植物耐逆密切相关,近年来受到广泛关注,成为国际研究的热点之一,它利用质膜H~+-ATPase或液泡膜H~+-ATPase及H~+-PPase泵H~+产生的驱动力把Na~+排出细胞或将其区隔化入液泡中以消除Na~+的毒害。 到目前为止,拟南芥一直是研究植物分子生物学途径的最好模式材料,但拟南芥是真正的甜土植物,因此,使用拟南芥将只能揭示关于植物耐盐性较少的信息。作为拟南芥近缘的盐芥,是很有前景的植物耐盐模式系统。本实验的主要目的是利用盐芥为研究材料,对其耐盐相关的基因ThNHX1和P5CS进行研究,揭示其与盐芥耐盐性的关系,并对盐芥EMS突变体的创制进行了初步探讨。主要实验结果如下: 1、盐芥ThNHX1基因的克隆和功能分析 1)根据其它物种中保守的NHX1基因的序列,设计引物,利用RT-PCR和RACE的方法从盐芥中克隆获得ThNHX1基因的全长序列。该基因全长2031 bp,开放的阅读框架为1635 bp,5'非编码区为146 bp,3'非编码区为250 bp。全序列由第147核苷酸处ATG开始编码氨基酸,至1781核苷酸处为终止密码子共编码545个氨基酸,分子量约为60 KD。 2)对该基因的序列特征做了详细的分析,ThNHX1基因与已报道的拟南芥中液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因AtNHX1的同源性最高,推测其编码的氨基酸序列在N端具有12个跨膜的结构域,DNAMAN软件对不同物种中液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因所作的系统进化分析表明ThNHX1与AtNHX1、AtNHX2和BnNHX1亲缘关系最近。 3)ThNHX1基因在酵母突变体AXT3(ena1-4 nha1 nhx1)中的互补分析表明,ThNHX1基因的表达提高了突变体对Na~+和Li~+的耐性,表明ThNHX1基因是一个有功能的液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因。 4)对ThNHX1基因在不同胁迫下的表达特性进行了详细的分析。Northern杂交结


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