我国成功克隆硷蓬耐盐关键基因

由山东师范大学赵彦修、张慧两位教授主持的科研课题组，从硷蓬中成功克隆出一个耐盐的关键基因．有望改写我国盐硷地荒芜的历史，国家专利局日前受理了他们的发明专利申请。     

紫花苜蓿耐盐相关基因克隆研究进展

随着植物分子生物学的快速发展,对植物耐盐性的研究已深入到耐盐相关基因的克隆、基因结构与功能的分析及其表达特性的研究。紫花苜蓿(Medicago sativa)是比较耐盐的植物,从苜蓿中分离克隆耐盐相关的基因,分析其结构与功能。不仅可以加深对耐盐分子机制的认识,而且在植物基因工程领域具有重要的应用前景。本文综述了苜蓿盐诱导相关基因的研究进展。     

盐生植物盐地碱蓬质膜Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因片段的克隆及其序列分析

为研究盐地碱蓬(Suaeda salsa)Na+长距离运输的分子机制,根据其他植物质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1基因的保守序列设计一对简并引物,以盐地碱蓬根系总RNA为模板,采用RT PCR方法克隆出SOS1基因片段,以期为盐地碱蓬SOS1全长基因的克隆、表达调控等研究奠定基础。序列分析结果表明,该基因片段长度为736 bp,编码244个氨基酸;该序列与其他高等植物SOS1核苷酸序列的同源性在74%以上,氨基酸序列同源性则在61%以上。     

盐生草Actin基因片段的克隆及表达

根据藜科植物的肌动蛋白(Actin)基因编码区保守序列设计一对简并引物,提取盐生草(Halogeton glomeratus)叶片的总RNA,运用RT-PCR技术扩增出Actin基因的核心序列并连接到pMD19-T载体,阳性克隆经PCR检测后进行测序。序列分析表明,盐生草Actin基因核心序列长度为598bp,编码198个氨基酸,并在GenBank中注册,登录号为KF699314,由盐生草Actin基因推导的氨基酸序列与其他几种耐盐植物的同源性均在94%以上,具有高度的保守性。采用荧光定量RT-PCR技术分析其Actin基因在盐生草不同器官的表达情况,结果显示其表达量恒定无差异,表明克隆的Actin基因可作为盐生草内参基因来研究其相关耐盐基因的表达。     

野大麦耐盐性研究进展

野大麦是禾本科小麦族耐盐性最强的盐生植物之一,其耐盐机制的研究对提高作物的耐盐性具有重要意义。野大麦耐盐性的研究起步较晚,文章分别从耐盐生物学特性描述、耐盐性新品种选育、耐盐生理响应机制、筛选盐诱导差异表达的基因、克隆耐盐相关基因和编码蛋白、种属间遗传性几个方面对其耐盐性研究进行了综述,相关研究获得了很多有价值的结果,但其根本的耐盐生理机制和基因尚不清楚,仍待进一步研究。     

高等植物适应盐逆境研究进展

土壤盐碱化已经成为制约农作物生长及产量的重要因子之一,寻求将盐碱化对植物的危害降低到最小程度的策略势在必行。关于植物对盐逆境适应能力的研究已成为全球关注的热点, 如何提高植物的耐盐能力也已成为研究的重中之重。深入探究高等植物适应盐逆境的机制,有助于提高植物耐盐性,增加作物产量和保护生态环境。本文就高等植物适应盐逆境的重点研究进展,综述了盐胁迫对植物的危害;植物耐盐的生理机制,包括渗透调节、营养元素平衡和增强抗氧化胁迫等;植物耐盐相关基因研究进展,包括离子转运蛋白基因、渗透调节相关基因、信号传导相关基因和细胞抗氧化相关基因等;提高植物耐盐性的途径。最后针对今后植物适应盐逆境方面的研究方向进行了展望。     

苏打硷化盐渍土种草技术浅议

苏打硷化盐渍土在吉林省西部地区分布甚广,其中部分做为草原牧场外,尚有大面积的涝洼盐硷地,生长硷蓬等耐盐植物或形成光硷斑,农牧业难以利用。利用生物学因素,筛选耐盐能力强、品质好的野生牧草栽培,是恢复和改良苏打硷化盐渍土植被的重要途径,对改善自然生态平衡,促进畜牧业发展有重要意义。根据吉林省大安县自然条件的特点以     

植物盐胁迫下应激调控分子机制研究进展

土壤盐渍化是制约全球农业生产的重要因素,掌握植物耐盐的分子机制对提高植物抗盐性和培育耐盐新品种具有重要意义。植物耐盐的分子机制非常复杂,涉及到大量的诱导基因及多条信号转导途径。近些年随着生物技术的发展,有关这些机制的分子生物学解释已取得了很大的进展。本文分析了前人的研究,从植物盐胁迫早期信号的传导过程、基因表达与调控,盐诱导相关基因的鉴定和功能分析等多个方面对近年来耐盐分子机制的研究进行了综述。同时我们还对现阶段存在的问题进行了分析,对未来的研究方向进行了展望。     

盐生草根系基因HgAKR6C的克隆与初步功能分析

醛酮还原酶（AKR）是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域，在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料，基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果，筛选并克隆得到耐盐基因HgAKR6C。HgAKR6C基因蛋白质编码区（CDS）全长951 bp，共编码氨基酸317个。系统发育进化树分析表明，HgAKR6C与拟南芥中AtAKR6C1基因亲缘关系最近。亚细胞定位表明该基因可能主要定位于细胞质和细胞核中。qRT-PCR结果表明HgAKR6C在盐处理24 h时表达量达到峰值。构建酵母异源表达载体转化缺陷型菌株发现，HgAKR6C基因可能参与Na+的外排和介导K+的吸收。综上所述，HgAKR6C具有调节盐生草耐盐性的功能，而盐生草根系耐盐基因HgAKR6C的调控机制还需进一步的研究验证。     

野生大豆盐胁迫响应基因GsPIP的克隆及其序列分析

盐胁迫是影响植物生长、发育以至产量的重要因素,野生大豆是优良的非生物胁迫抗性材料,是天然的优质抗性基因库.本研究以耐盐东北野生大豆为试材.利用东北农业大学植物生物工程研究室已获得的基因芯片杂交结果,对植物生物工程研究室构建的野生大豆盐胁迫EST数据库中各EST在胁迫下的表达情况进行了分析,从中选出了1个在高盐、低温、干旱胁迫早期均上调表达的3'-EST,序列分析表明该EST编码质膜结合蛋白(plasma membrane intrinsic protein,PIP),属于主嵌入蛋白(major intrinsic protein,MIP)家族;通过电子克隆和改进的5‘-RACE获得了基因完整的编码区;其翻译产物与含羞草质膜结合蛋白的相似性为90%,将该基因命名为GsPIP.GsPIP基因的翻译产物具有主嵌入蛋白家族特征性的跨膜结构域,无信号肽,与已发现的植物PIP蛋白一致.本研究获得的基因具有自主知识产权,通过进一步的功能分析,可为耐渗透胁迫基因工程研究提供基因资源,并为植物耐渗透胁迫机理研究提供依据.     

野生大豆盐胁迫响应基因GsPIP的克隆及其序列分析

盐胁迫是影响植物生长、发育以至产量的重要因素,野生大豆是优良的非生物胁迫抗性材料,是天然的优质抗性基因库。本研究以耐盐东北野生大豆为试材,利用东北农业大学植物生物工程研究室已获得的基因芯片杂交结果,对植物生物工程研究室构建的野生大豆盐胁迫EST数据库中各EST在胁迫下的表达情况进行了分析,从中选出了1个在高盐、低温、干旱胁迫早期均上调表达的3′-EST,序列分析表明该EST编码质膜结合蛋白(plasma membrane intrinsic protein, PIP),属于主嵌入蛋白(major intrinsic protein, MIP)家族;通过电子克隆和改进的5′-RACE获得了基因完整的编码区;其翻译产物与含羞草质膜结合蛋白的相似性为90%,将该基因命名为GsPIP。GsPIP基因的翻译产物具有主嵌入蛋白家族特征性的跨膜结构域,无信号肽,与已发现的植物PIP蛋白一致。本研究获得的基因具有自主知识产权,通过进一步的功能分析,可为耐渗透胁迫基因工程研究提供基因资源,并为植物耐渗透胁迫机理研究提供依据。     

内蒙古12种盐生植物对几种无机离子的吸收及分配特性

以内蒙古中西部12种代表性耐盐植物沙枣等为研究对象,测定了其根茎叶的Na+,K+和Ca2+含量,结果表明:一年生盐角草表现出极高的Na+积累能力,12种盐生植物中除沙枣以外其他11种植物叶内的Na+含量>茎和根部,根部Na+/Ca2+<10/1。Na+积累影响了植物对K+的吸收,表现出了Na+和K+间的拮抗作用,Ca2+多集中于根部,反映了耐盐植物对离子的选择吸收能力。     

盐地碱蓬高亲和性K+转运蛋白基因SsHAK2的克隆与表达模式分析

盐地碱蓬在高盐生境中可以有效吸收K⁺,并维持细胞内K⁺浓度的相对稳定。高亲和性K⁺转运蛋白KT/HAK/KUP家族成员在植物K⁺吸收过程中发挥重要作用。本研究从盐地碱蓬中克隆到一个KT/HAK/KUP家族成员HAK2的同源基因SsHAK2,并对其进行生物信息学分析和表达模式分析。SsHAK2编码788个氨基酸,与不同植物的HAK2类蛋白具有较高的同源性(80%92%)。系统进化分析表明,SsHAK2属于KT/HAK/KUP家族亚族Ⅱ成员,与拟南芥AtKUP2位于同一进化分枝。实时定量qPCR分析显示,SsHAK2在盐地碱蓬的根和叶中均有高丰度表达,且叶中的表达丰度显著高于根中。SsHAK2的表达受外界不同浓度K⁺ (2.5和0.01 mmol/L)的诱导。2.5 mmol/L K⁺处理下,根和叶中SsHAK2的表达受25 mmol/L NaCl的显著诱导;0.01 mmol/L K⁺处理下,25和150 mmol/L NaCl的添加抑制根中SsHAK2的表达,却显著促进其在叶中的表达。以上研究结果表明,SsHAK2可能参与盐地碱蓬K⁺吸收及转运过程,在根和叶中发挥不同的功能。     

短芒大麦耐盐变异体的筛选与鉴定

从短芒大麦的幼穗、幼胚和成熟胚诱导出愈伤组织,建立了胚性悬浮细胞系,再以悬浮培养细胞为材料,结合诱变剂甲基磺酸乙酯处理,在含盐培养基上筛选,得到耐１．２％ＮａＣｌ的耐盐变异体,将耐盐系转入无盐培养基中培养５代,再转入含盐培养基中,仍具有耐盐性。耐盐系的生理生化分析表明,愈伤组织的耐盐极限在１．５％ＮａＣｌ,耐１．２％ＮａＣｌ的愈伤组织的游离辅氨酸含量为对照的６．６８倍,说明脯氨酸参与了植物组织对盐     

偃麦草盐胁迫下转录组分析

为探究偃麦草（Elytrigia repens）耐盐分子机制,本试验以耐盐差异显著的E36与E42为试验材料,对180 mmol·L^-1 NaCl处理0 d和3 d的叶片进行转录组测序。结果显示：转录组测序共获得80 735个Unigene,在NR数据库中共有10个同源性较高的物种;将差异表达基因进行KEGG功能注释,其中E42盐处理3 d和0 d对比产生的差异表达基因在植物病原体相互作用、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成等方面有显著富集,E36盐处理3 d和0 d对比产生的差异表达基因在核糖体代谢、亚油酸代谢、碳代谢中具有显著富集;对E42盐处理0 d与3 d Unigenes进行对比,获得159个与耐盐相关差异表达基因,同样E36在盐处理下,获得61个与耐盐相关基因;对比代谢通路发现,E36和E42在光反应-捕光蛋白途径有明显差异;经qRT-PCR验证差异表达基因结果与转录组数据一致。偃麦草耐盐及敏盐种质在盐胁迫下光合调控、脯氨酸及过氧化物代谢在转录表达上均呈现显著差异。     

应用植物抗盐剂提高桑树种子出苗期耐盐力试验

将植物抗盐剂首次应用于桑树实生育苗，并取得较好效果，经抗盐剂浸泡的桑种子的耐盐力约为未处理桑种子的两倍。     

新疆5种藜科盐生植物的饲用价值

为了研究新疆5种藜科一年生盐生饲草红叶藜(Chenopodium rubrum)、野榆钱菠菜(Atriplex aucheri)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)、盐角草(Salicornia europaea)和高碱蓬(Suaeda altissima)的最佳刈割时期和相对饲用价值大小,对其3个不同生育时期(营养期、初花期和结实期)的营养成分含量进行测定分析。结果表明,5种植物在初花期营养价值最高,地上部生物量能够满足载畜需求,因此适宜在初花期开发利用;5种盐生饲草在初花期与苜蓿(Medicago sativa)相比,红叶藜的相对饲用价值最高,之后依次为野榆钱菠菜、盐地碱蓬、高碱蓬和盐角草。野榆钱菠菜、红叶藜和高碱蓬甜菜碱含量丰富,在7%左右,盐角草、红叶藜和野榆钱菠菜草酸盐含量超标。总之,这5种植物均具有一定的饲用开发利用价值,但盐分含量偏高不宜长期单一饲喂反刍动物。     

ACC氧化酶基因在桑树水分和盐胁迫条件下的表达研究

为从分子水平上理解桑树在逆境胁迫中的应答机制,研究利用简并引物和RACE方法克隆了桑树氨基环丙烷羧酸(ACC)氧化酶基因部分序列,并初步分析了该基因在水分胁迫和盐胁迫下的表达模式。结果表明:克隆得到的桑树ACC氧化酶基因编码区与其它植物ACC氧化酶基因的同源性很高,与蔷薇科李属植物相似性高达85%~86%;该基因在水分胁迫下表达量增加,但个体之间表达量有差异,推测可能与个体抗旱性差异有关;在盐胁迫下,ACC氧化酶表达量变化不明显,同一桑树幼苗不同叶位之间有差异,推测是盐害引起组织死亡导致表达量发生变化,而非盐胁迫直接诱导,个体之间耐盐性的差异以及不同发育阶段的叶片对盐害的敏感程度不同,表达量变化也不同。     

紫花苜蓿耐盐种质资源的遗传多样性分析

利用RAPD技术分析了25个紫花苜蓿耐盐品种的遗传结构和遗传多样性。结果表明,30条引物在25个紫花苜蓿耐盐品种单株DNA间的多态性位点比率(P)为81.52%,在各品种混合DNA间的多态性位点比率为61.65%,说明采用单株DNA样品比采用混合DNA样品能更好地揭示紫花苜蓿品种内和品种间的遗传变异水平。基因分化系数(Gst)主要反应品种间变异占总变异的比例,中国18个耐盐紫花苜蓿品种和美国7个耐盐紫花苜蓿品种的基因分化系数分别为0.271和0.152,表明中国耐盐紫花苜蓿种质资源品种间基因交流机会比美国品种间交流机会多。紫花苜蓿作为典型的异交植物,其生物群体的遗传结构与其繁育体系具有直接的联系。依据遗传距离(GD)分析结果,25份材料从遗传结构上可以分为9个组群,其中图牧1号和图牧2号遗传距离最小(GD=0.148),捷达和图牧1号遗传距离最大(GD=0.786)。紫花苜蓿耐盐种质遗传多样性分析为紫花苜蓿耐盐核心种质库构建和耐盐新品种选育提供了理论依据。