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紫云英共生固氮相关基因在铵胁迫及盐胁迫下的表达研究

陈大松  
【摘要】:根瘤菌在豆科植物根部通过共生作用形成根瘤。根瘤将空气中的氮气固定,转化为有机氮供植物吸收。已有研究表明:多种环境胁迫因素会抑制共生固氮过程。本研究对接种了华癸中生根瘤菌的盆栽紫云英进行了铵胁迫和盐胁迫处理。以研究其固氮效应和紫云英中若干基因在胁迫下的表达变化。 在此研究之前,本实验室已通过抑制差减杂交法从紫云英中分离出14条根瘤中特异表达或增强表达的基因全长序列。本研究对其中5个紫云英根瘤特异表达基因在铵胁迫和盐胁迫下的表达特征进行了研究。用实时荧光定量PCR法对基因转录水平进行了定量。结果是:(1)在所有含硫酸铵的胁迫处理及80mM氯化钠胁迫下,结瘤的紫云英固氮活性都被显著抑制,40mM氯化钠胁迫下被轻微抑制;(2)与无胁迫处理的正对照相比,5个被检基因的表达在铵胁迫下被显著抑制;(2)在不添加额外氮源的氯化钠胁迫下,基因AsIIA255和AsE246的转录量在胁迫3天后显著提高,AsG2411、AslIC2512和AsB2510在80mM氯化钠胁迫下被显著抑制,40mM则无显著影响;(3)在添加额外氮源的氯化钠胁迫下,AsG2411、AsIIC2512、AsB2510和AsIIA255转录量被显著抑制,而在添加氮源的80mM氯化钠胁迫下,AsE246基因的表达水平仍然与无胁迫对照中的水平相当。结果表明:本研究中的3个半胱氨酸家族蛋白基因(AsG2411,AsIIC2512,AsIIA255)和1个脂转移蛋白基因(AsE246)的表达与根瘤固氮活性有关,而此前对该类基因在共生固氮中的作用主要报导为参与根瘤的防御功能。AsIIA255和AsE246还可能参与了紫云英在共生固氮中对盐胁迫的应答机制。 除以上工作外,还用RT—PCR法克隆了与紫云英共生固氮有关的3条基因的全序列,分别是:(1)紫云英共生受体激酶基因(Symbiosis receptor-like kinasegene,SYMRK),该基因与植物感受根瘤菌分泌的结瘤因子有关;(2)紫云英磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(phosphoenolpyruvate carboxylase,AsPEPC),该基因在根瘤中增强表达,与根瘤中的四碳二羧酸代谢有关;(3)二磷酸核苷酸磷酸酶基因(diphosphonucleotide phosphatase,AsPPD),该基因在根瘤中特异表达。


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