辽棉19号转化耐盐基因AlNHX1的研究

为提高辽宁棉花品种的耐盐性,利用农杆菌介导上胚轴外植体转化法,将来源于盐生植物獐茅的Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AlNHX1)导入棉花辽棉19号中,分析影响棉花上胚轴外植体农杆菌转化的几个重要因素,建立并优化了该品种的转化体系,结果表明:1)农杆菌侵染的最佳时间为90s,共培养过程中乙酰丁香酮最适浓度为100 mg/L,筛选培养基中潮霉素最适浓度为30 mg/L,生根培养基中吲哚乙酸IBA的最适浓度为10mg/L;2)对转化植株进行PCR检测,表明耐盐基因AlNHX1已导入辽棉19号中;3)在盐胁迫下,转基因植株的电导率,渗透势都显著低于未转化植株。结果表明,通过筛选并优化转化体系,辽棉19号品种的耐盐性有较明显的提升,为沿海滩涂地区种植棉花提供了一定的参考。     

獐茅液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因AlNHX转化水稻的耐盐性研究

为提高转基因植物的耐盐性,本研究利用农杆菌介导的方法将獐茅液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因AlNHX组成型表达在日本晴粳稻中。PCR鉴定结果表明,AlNHX基因已经整合到日本晴粳稻中,并在转录水平上表达。转AlNHX基因水稻的耐盐性明显提高。用NaCl经5d培养处理后,转基因水稻可以在含有0～200mmol/L NaCl的MS培养基中生长,而野生型水稻无法在含盐量超过150mmol/L NaCl的MS培养基中生长。     

GmVP1基因克隆与转GmVP1/GmNHX1双价基因的大豆发状根耐盐性分析

将Na~+外排和区隔化作用的Na~+/H~+逆向转运蛋白(NHX)的基因和能够为其提供跨液泡膜H~+梯度驱动力的液泡膜H~+-焦磷酸酶(VP)的基因共转化能够提高植物耐盐性。本研究从抗盐大豆品种‘冀豆7号’中克隆得到液泡膜H~+-焦磷酸酶基因GmVP1,构建了GmVP1单价以及GmVP1与GmNHX1双价转化载体,利用发根农杆菌介导的大豆子叶转化体系验证其功能。结果表明,GmVP1在转录水平响应盐胁迫,GmVP1基因在一定条件下可以提高转基因大豆发状根对NaCl的耐受性,GmVP1/GmNHX1双价基因过表达比GmVP1单基因过表达更能提高大豆发状根相对生长量及其耐盐性。     

Na~+/H~+逆向转运蛋白与植物耐盐性研究

盐胁迫是影响植物生长发育及产量的重要非生物因素。一定浓度的盐分可以通过渗透胁迫、离子胁迫等不同程度地伤害植物的细胞膜透性,并产生次级氧化胁迫,从而造成植物自身代谢紊乱及部分蛋白合成受阻等现象。植物Na~+/H~+逆向转运蛋白可通过将Na~+逆向转运出细胞外或者将其区隔化于液泡中来抵御环境中过高的Na~+,从而维持细胞内正常的Na~+水平及pH等。目前已经从多种植物中克隆到编码Na~+/H~+逆向转运蛋白的基因。经研究发现,将这些基因转入盐敏感植物可大大提高植物的耐盐性,对于开发盐碱地及提高农作物的产量具有非常重要的意义。主要概述了植物Na~+/H~+逆向转运蛋白的分子生物学研究及其与耐盐性之间的关系。     

盐胁迫对3个越橘品种组培苗生长的影响与耐盐性评价

【目的】研究不同品种越橘组培苗在盐胁迫下生长和Na~+、K~+含量的变化特点及耐盐性差异,为筛选耐盐越橘种质资源提供依据。【方法】以我国长江流域产区及西南产区主栽的3个南高丛越橘品种‘奥尼尔’、‘雷戈西’、‘密斯梯’组培苗为试材,研究不同浓度(0(CK),15,30,45,60,75,90,105,120 mmol/L)NaCl处理对3个越橘品种组培苗鲜质量、存活率、芽增殖率、新生芽长以及K~+、Na~+含量及其比值的影响,并利用主成分分析法和隶属函数法对3个越橘品种的主要耐盐指标和综合耐盐性进行评价。【结果】随着NaCl浓度的提高,3个越橘品种组培苗的鲜质量、存活率、芽增殖率和新生芽长均呈下降趋势,在NaCl浓度为120 mmol/L时,‘奥尼尔’上述指标分别较CK下降54.7%,20.0%,83.3%和84.1%,‘雷戈西’分别下降51.0%,33.0%,75.1%和86.7%,‘密斯梯’分别下降35.4%,40.0%,96.1%和100.0%。3个越橘品种组培苗Na~+含量随NaCl浓度升高而逐渐增加,而K~+含量和K~+/Na~+比均下降,在NaCl浓度为120 mmol/L时,‘奥尼尔’、‘雷戈西’、‘密斯梯’Na~+含量分别较CK上升4.1,3.6和4.1倍,而K~+含量和K~+/Na~+比分别较CK下降20%和80%,19%和77%,27%和83%。3个越橘品种的耐盐性综合指数分别为0.46,0.66和0.24。【结论】NaCl胁迫对越橘组培苗的生长和增殖有抑制作用,能显著降低越橘植株中K~+/Na~+比值;3个越橘品种组培苗的耐盐性从强到弱依次为‘雷戈西’、‘奥尼尔’、‘密斯梯’。     

农杆菌介导的獐茅NHX1基因导入水稻辽粳9号体系的建立及优化

离子平衡调节是植物抵御盐分伤害的一种非常重要的机制.将已分离出的獐茅Na+/H+逆向转运蛋白基因AlNHX1构建到植物表达载体pCAMBIA1301中,通过农杆菌介导转化法将AlNHX1基因转入到辽粳9号水稻中,并对转化体系进行优化.结果表明:水稻愈伤组织诱导培养基中2,4-D的最适浓度为2mg·L-1,最佳侵染时间为90s;抗生素敏感性试验结果表明:筛选培养基中适宜的潮霉素选择压为50mg·L-1.在较优转化体系下,辽粳9号水稻的转化频率和再生频率分别达到43.9％和16.1％.     

液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白研究进展

土壤盐渍化是造成全世界农作物减产的主要非生物胁迫因素之一,盐渍化土壤中过多的Na~+是使植物生长受到抑制的主要阳离子。植物细胞中的液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白(NHX)是应对盐胁迫的一种重要离子转运蛋白,盐胁迫下NHX可以调控植物体内的离子稳态平衡及细胞内的pH,对提高植物耐盐性具有非常重要的作用。简要概述了近年来液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白的亚细胞定位与结构特点、主要生理功能及其与植物耐盐性关系等方面的研究进展,以期为相关研究提供参考。     

芦苇对人工盐碱湿地中Na+的吸收与转运特征

以芦苇为材料,通过构建人工盐碱湿地研究芦苇对Na~+的转运特征及Na~+在湿地系统中的分布特征。实验设置4个处理,CK、T1(浇灌100 mmol·L~(-1)的盐水)、T2(浇灌200 mmol·L~(-1)的盐水)及T3(浇灌300 mmol·L~(-1)的盐水),于不同时间测定各处理下芦苇地上及地下部分Na~+与K~+含量,计算Na~+/K~+及二者的转移系数,从而分析湿地盐分对芦苇体内Na~+、K~+平衡的影响及芦苇对Na~+的转运特征;测定土壤及水体中Na~+与K~+的含量,计算去除率,分析芦苇对湿地的脱盐作用。结果显示:与CK相比,高浓度(T3)Na Cl处理使芦苇地上及地下部分Na~+含量最终分别增加了6.09倍和1.61倍,地上及地下部分K~+含量分别降低了26.88%和18.10%。地上部分Na~+/K~+随处理时间逐渐升高,地下部分则相反。CK及T1的Na~+转移系数为0.30~0.86,随处理时间延长而减小;T2及T3的Na~+转移系数为0.51~0.91,随处理时间延长而增加。芦苇对处理组土壤Na~+及K~+的去除率分别为11.0%~13.4%和3.8%~9.8%,对处理组水体Na~+及K~+的去除率分别为42.7%~51.6%和6.8%~74.2%。研究结果表明,盐胁迫会影响芦苇体内的Na~+、K~+平衡,芦苇能有效地吸收Na~+,将Na~+从植物地下部分转运到地上部分。芦苇对湿地具有一定的除Na~+脱盐作用,且高浓度Na~+的存在会影响芦苇对K~+的吸收及去除。     

过量表达甜菜BvNHX1基因提高拟南芥的耐盐性

Na+/H+逆向转运蛋白调节细胞内的离子平衡,在植物耐盐性起重要的作用。为了研究甜菜液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白BvNHX1基因在植物耐盐中的作用,构建了植物表达载体pROKⅡ-BvNHX1转化拟南芥.在含有卡纳霉素的培养基上筛选转化子,并利用Southern和Northern杂交技术检测,进一步证实BvNHX1基因已整合到拟南芥基因组并能正常转录。选取纯合转基因株系进行耐盐性分析实验表明,过量表达BvN-HX1基因的拟南芥在种子萌发和苗期都提高了植株耐盐性,盐处理下转基因植株的鲜重、干重以及地上部分Na+、K+含量均高于野生型对照。结果表明过量表达BvNHX1基因提高了转基因拟南芥的耐盐能力。     

大豆GmNHX1基因克隆及其在酵母中的耐盐性分析

Na~+/H~+逆向转运蛋白基因在植物响应盐胁迫中具有重要作用。本研究从耐盐大豆品种‘冀豆7号'克隆Na+/H+逆向转运蛋白基因GmNHX1,并利用酵母突变体对该基因的功能进行了初步研究。结果发现,GmNHX1包含1 641 bp的开放阅读框,编码546个氨基酸,有典型的Na~+/H~+逆向转运蛋白特征,与已知功能的液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白具有较高同源性。半定量分析结果表明,GmNHX1受盐胁迫上调表达,在相同浓度盐胁迫下该基因在叶片中的表达量高于根系;耐盐品种‘冀豆7号'在200 mmol/L NaCl胁迫下,其GmNHX1的表达相较0 mmol/L NaCl处理下的表达增加了225%,而盐敏感品种‘冀豆17'只增加了94%。利用nhx1盐敏感酵母突变体进行功能互补试验,结果发现在50,200 mmol/L NaCl胁迫条件下,转GmNHX1酵母突变体菌株生长速度高于对照,GmNHX1具有恢复nhx1酵母突变体耐盐性的功能。     

Overexpression of the Suaeda salsa SsNHX1 gene confers enhanced salt and drought tolerance to transgenic Zea mays

Maize is one of the most important crops worldwide, but it suffers from salt stress when grown in saline-alkaline soil. There is therefore an urgent need to improve maize salt tolerance and crop yield. In this study, the SsNHX1 gene of Suaeda salsa, which encodes a vacuolar membrane Na⁺/H⁺ antiporter, was transformed into the maize inbred line 18-599 by Agrobacterium-mediated transformation. Transgenic maize plants overexpressing the SsNHX1 gene showed less growth retardation when treated with an increasing NaCl gradient of up to 1%, indicating enhanced salt tolerance. The improved salt tolerance of transgenic plants was also demonstrated by a significantly elevated seed germination rate (79%) and a reduction in seminal root length inhibition. Moreover, transgenic plants under salt stress exhibited less physiological damage. SsNHX1-overexpressing transgenic maize accumulated more Na⁺ and K⁺ than wild-type (WT) plants particularly in the leaves, resulting in a higher ratio of K⁺/Na⁺ in the leaves under salt stress. This result revealed that the improved salt tolerance of SsNHX1-overexpressing transgenic maize plants was likely attributed to SsNHX1-mediated localization of Na⁺ to vacuoles and subsequent maintenance of the cytosolic ionic balance. In addition, SsNHX1 overexpression also improved the drought tolerance of the transgenic maize plants, as rehydrated transgenic plants were restored to normal growth while WT plants did not grow normally after dehydration treatment. Therefore, based on our engineering approach, SsNHX1 represents a promising candidate gene for improving the salt and drought tolerance of maize and other crops.     

盐、碱胁迫条件下粳稻Na~+、K~+浓度的QTL分析

【目的】水稻栽培区土壤的盐、碱化日趋严重,植物体内Na+、K+浓度及Na+/K+是植物耐盐、碱性重要指标。在盐、碱胁迫条件下检测水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+的QTL位点,为水稻的耐盐、碱性遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以优质高产水稻品种东农425与耐盐、碱水稻品种长白10为亲本构建重组自交系(RIL)为作图群体,利用102对SSR标记构建遗传连锁图谱,该图谱覆盖水稻基因组约1 915.05 c M,标记间平均距离为18.77 c M;在140 mmol·L-1 Na Cl盐胁迫和0.15%Na2CO3碱胁迫处理条件下,对水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+等性状进行测定,利用SPSS v19.0对各性状进行相关分析,并采用QTL Ici Mapping v3.3的完备区间作图法(ICIM)进行QTL定位。【结果】盐、碱胁迫条件下,亲本及RIL群体地上部Na+、K+浓度均高于地下部Na+、K+浓度,各性状在RIL群体中基本符合正态分布,表现出典型的数量性状遗传特征,符合QTL定位要求。相关分析结果表明,盐、碱胁迫条件下,地上部Na+与K+及根部Na+与K+均呈极显著正相关,2种胁迫条件下的各性状相关性不显著。盐、碱胁迫条件下共检测到15个与Na+、K+浓度和Na+/K+相关的QTL,2种条件下所检测到的QTL位于不同染色体区域。在盐胁迫下共检测到5个QTL,包括1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第8染色体的RM1308—RM281区间内,贡献率为6.83%;3个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3和第8染色体上,其中q SRNC3-1贡献率最大,为16.41%;1个与根部K+浓度相关QTL,贡献率为3.52%;未检测到与地上部Na+浓度、Na+/K+及根部Na+/K+相关的QTL。在碱胁迫下共检测到10个QTL,包括1个与地上部Na+浓度相关的QTL,位于第2染色体的RM1347—RM48区间内,贡献率为14.41%;1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第2染色体的RM1255—RM213区间内;3个与地上部Na+/K+相关QTL,分别位于第2、7、10染色体上,其中q ASNK2贡献率最大,为7.57%;1个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3染色体的RM293—RM232区间内,贡献率为13.71%;2个与根部K+含量相关QTL,分别位于第1染色体的RM5—RM9和第2染色体的RM12865—RM12941区间内;2个与根部Na+/K+相关QTL,分别位于在第3和第4染色体上,其中q ARNK3贡献率较大,为10.48%。通过比较图谱发现,本研究中的大部分QTL与以往不同群体中影响耐盐、碱相关性状的QTL定位在同一或相邻的染色体区域,另外在碱胁迫下所检测到的q ASKC2和q ARKC2在前人研究中未见报道,可能存在新的耐碱性位点。【结论】在盐、碱胁迫条件下,Na+、K+的吸收和运输均是平行而独立的过程,且根部对Na+和K+的吸收与向地上部运输存在不同的遗传机制;盐、碱胁迫条件下,水稻Na+、K+浓度的遗传是相互独立的。     

不均匀盐胁迫对紫花苜蓿生长特性的影响

【目的】土壤中的盐分通常存在不均匀分布的现象。已有的研究发现与均一盐胁迫环境相比,不均匀盐胁迫可以缓解盐分对植物的伤害。研究旨在了解植物对不均匀盐分胁迫的响应,作为对均匀盐分下植物生理的一个重要补充,为扩大盐碱地的利用和栽培管理措施提供参考依据。【方法】采用分根装置将紫花苜蓿（Medicago sativa）的根系分为两部分,设置无盐胁迫（0/0,各半根系所处环境NaCl浓度均为0）、半边根系环境NaCl浓度为0的不均匀盐胁迫系列（0/S：0/100、0/150、0/200和0/250）、半边根系NaCl浓度为50 mmol·L^-1的不均匀盐胁迫系列（50/S：50/100、50/150、50/200和50/250）以及两半根系环境NaCl浓度相同的均一盐胁迫系列（S/S：50/50、100/100、150/150、200/200和250/250）处理(“/”两边数值代表各半根系所处环境的盐胁迫状况,以NaCl浓度mmol·L^-1表示)。处理15 d后测定其植株生长速率、生物量、水分吸收、钠、钾离子浓度、丙二醛含量等指标,了解不同盐胁迫环境对紫花苜蓿生长的影响。【结果】盐胁迫抑制紫花苜蓿生长,植株生长速率、生物量、水分吸收下降,叶绿素含量降低,脯氨酸含量升高,膜质过氧化程度加大,叶片Na⁺浓度升高,K⁺浓度降低,表现为较低的K⁺/Na⁺。而不均匀盐胁迫0/S与50/S处理与均匀高盐处理S/S相比,植株生长速率和地上生物量分别增加了57.05%-369.34%和15.47%-42.57%,Na⁺浓度降低了15.85%-55.93%,缓解了Na⁺的毒害作用。且不均匀盐胁迫下70%-92%的水分吸收来自于无盐或低盐胁迫一侧根系,增加了整株植物的水分吸收。【结论】不均匀盐胁迫处理与均匀的高盐胁迫处理相比,增加了紫花苜蓿叶绿素含量,降低了膜质过氧化程度,通过调控Na⁺与K⁺的吸收维持叶片中相对较高的K⁺/Na⁺,并且无盐和低盐胁迫一侧根系表现出补偿性吸水和补偿性生长,进而促进了植物生长,增加了地上和地下生物量。在一定的浓度范围内,与均匀的高盐胁迫处理相比,不均匀盐胁迫环境下植株根系所处环境的盐分浓度差异越大其对盐害的缓解作用越显著。     

盐分不均匀分布对紫花苜蓿生长和离子特征的影响

【目的】土壤盐分浓度在空间上呈不均匀分布,研究不均匀盐胁迫对紫花苜蓿生长、水分吸收、光合作用以及根叶部位K~+和Na~+的影响,探讨紫花苜蓿适应根部不均匀盐胁迫的生理机制,为紫花苜蓿耐盐品种培育及改良盐碱地紫花苜蓿种植技术提供理论依据。【方法】通过水培法,将紫花苜蓿幼苗的根均匀分成两部分置于分根装置中,给予两侧根部相同或不同浓度的NaCl处理,设置对照(0/0)、低盐胁迫根部分别为0 mmol·L~(-1)NaCl(0/400)和100 mmol·L~(-1)NaCl(100/300)的不均匀盐胁迫处理和均匀的200 mmol·L~(-1)NaCl胁迫处理(200/200),处理7 d后取样分析。【结果】不均匀盐胁迫与均匀盐胁迫均抑制了紫花苜蓿生长,导致水分吸收减少、叶片Na~+浓度增加和叶片K~+浓度减少。然而,0/400处理紫花苜蓿地上部分鲜重、水分吸收分别比200/200处理提高了24.3%和44.2%,其叶片Na~+浓度比200/200处理降低了53.6%、叶片K~+浓度与200/200处理无显著差异。0/400处理0侧根部水分吸收比对照提高12.3%、Na~+浓度是对照的10.5倍、K~+浓度与对照无显著差异。100/300处理紫花苜蓿地上部分鲜重、整株水分吸收、叶片K~+浓度均与200/200处理无显著差异。100/300处理叶片Na~+浓度比200/200处理提高了31.0%。100/300处理100侧根部水分吸收比对照降低了33.9%、Na~+浓度是对照的39.5倍、K~+浓度比对照降低了31.3%。0/400、100/300与200/200的蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度无显著差异且均显著低于对照,而0/400的净光合速率与200/200无显著差异,均显著高于对照,100/300的净光合速率与对照无显著差异。【结论】紫花苜蓿根部平均盐分浓度为200 mmol·L~(-1)NaCl时,一侧根部NaCl浓度等于或高于其半致死浓度,另一侧根部NaCl浓度为0 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫缓解了根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制,当低盐胁迫根部NaCl浓度为100 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫不能够缓解根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制。     

钠、钾离子浓度及比例对鳗鲡早期发育的影响

研究了不同Na+和K+含量以及Na+/K+值(R值)的人工海水对鳗鲡受精卵孵化率、仔鱼畸形率及存活时间的影响。实验共分3组:(1)保持Na+含量正常,改变K+含量;(2)保持K+含量正常,改变Na+含量;(3)稳定Na+/K+=28,调整Na+、K+含量。结果发现:当保持Na+浓度稳定,K+浓度为538 mg/L时,鳗鲡受精卵的孵化率最高(44.0%),畸形率最低(23.8%),仔鱼的存活时间最长;当Na+/K+=28、Na+和K+的绝对含量分别为8 400、300 mg/L时,孵化率最高。较高的Na+(19 500 mg/L)、K+浓度(1 076 mg/L)将会导致鳗鲡受精卵孵化率降低,但对仔鱼畸形率的影响并不显著。结果表明,鳗鲡受精卵孵化以及仔鱼培育所用人工海水需按Na+和K+含量及R值做相应调配,最适Na+、K+浓度分别为7 800~11 700 mg/L和360~540 mg/L,R值在20~30之间。     

盐胁迫下苗期栽培大豆生理响应及Na~+动态平衡关键基因的表达

【目的】研究耐盐栽培大豆和盐敏感栽培大豆对盐胁迫的响应,特别是盐胁迫对大豆幼苗光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达的影响,通过比较盐胁迫下不同大豆品种的响应差异,揭示不同基因型大豆耐盐机制,为大豆栽培管理、耐盐品种的选育及人工调控提供理论参考。【方法】以耐盐栽培大豆(Y8D6008、Y8D6013)和盐敏感栽培大豆(Y8D6132、Y8D6136)为材料,选取长势一致的大豆幼苗于1/2×Hoagland营养液中培养,待第一片复叶完全展开时,营养液中加入Na Cl,每天递增50 mmol·L~(-1)到达处理浓度150 mmol·L~(-1),处理持续7 d。以不加Na Cl的1/2×Hoagland营养液作为对照,研究盐胁迫下大豆幼苗的光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达变化。【结果】150 mmol·L~(-1) Na Cl不同程度地抑制了4种大豆幼苗生长,同时显著降低SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但是Na Cl胁迫对盐敏感大豆影响程度显著高于耐盐品种;盐胁迫显著降低耐盐大豆的胞间CO2浓度,而盐敏感大豆与之相反,说明150 mmol·L~(-1) Na Cl处理下气孔限制是引起耐盐品种光合速率下降主要因素,而盐敏感品种光合速率下降主要因素是非气孔限制。对大豆植株的不同离子含量进行测定,发现盐胁迫下4种大豆叶片中Na~+积累均显著升高,盐敏感品种上升幅度显著高于耐盐品种,而K~+含量与Na~+含量的变化规律相反。盐敏感大豆叶片中磷含量(P)均受盐胁迫显著下降,而耐盐大豆叶片P在胁迫后略有增加。相关分析表明净光合速率变化幅度与叶片中Na~+、K~+和P含量变化幅度存在显著的相关性。对6个参与大豆植株体内Na~+动态平衡相关基因Gm SOS1、Gm Ncl1、Gm SALT3、Gm NHX1(离子通道基因)、Gm CIPK1(信号转导基因)和Gm AVP1(能量运输相关基因)相对表达量进行分析,发现盐胁迫后4种大豆的Gm Ncl1表达量均显著上调,盐敏感品种上调倍数高于耐盐大豆品种,这种表达变化与大豆的耐盐性具有一定的关联性,而其他5个基因表达量与大豆的耐盐性没有明显的关联性。【结论】与盐敏感大豆相比,耐盐大豆在盐胁迫环境条件下减少Na~+在叶片中的积累,保持相对较高的K~+和P含量,并维持相对较高的光合速率,这是耐盐大豆比盐敏感大豆具有较强耐盐特性的因素之一,另外Na~+动态平衡相关基因GmNcl1可能与大豆耐盐特性有一定关联性。     

大豆GmHAT5的克隆及其转基因百脉根的抗盐分析

【目的】从大豆盐胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到同源异型域亮氨酸拉链蛋白(HD-Zip)家族基因GmHAT5,将其转化豆科模式植物百脉根并进一步探究其抗盐调控机制。【方法】使用多种生物信息学软件对GmHAT5的开放读码框(ORF)、编码蛋白的分子量、等电点、序列结构和蛋白定位等进行预测,同时将大豆GmHAT5蛋白与其他10个物种的同源蛋白进行比对分析,并对GmHAT5在大豆不同器官及盐胁迫下的表达特性进行分析。此外,构建GmHAT5的植物超表达载体,通过对发根农杆菌LBA1334的转化,得到"复合体"百脉根植株,并在盐胁迫条件下对其进行抗盐表型分析;通过对根癌农杆菌EHA105的转化,获得百脉根的稳定转化株系,并对其进行抗盐表型分析及相关生理指标检测。【结果】多种生物信息学软件分析表明,该片段包含1个1 038 bp的ORF,编码345个氨基酸。GmHAT5的理论分子量和等电点分别为39.17 k D和4.63。GmHAT5蛋白定位于细胞核,与其他HD-Zip家族蛋白一样,属于典型的核蛋白。序列分析表明,GmHAT5包含一个同源异型结构域和一个亮氨酸拉链结构域,属于第I类同源异型域亮氨酸拉链蛋白。同源蛋白比对表明其与野生大豆GsHAT5同源性最高。基因表达特性分析表明,GmHAT5在大豆植株的各个不同器官中均有表达,是一个受盐诱导上调表达的HD-Zip类转录因子。发状根转化的结果表明,使用200 mmol·L~(-1) NaCl处理植株7 d后,"复合体"植株生长状态良好,对照组植株叶片明显萎蔫、失绿;不同NaCl浓度处理离体转基因发状根14 d后,对照组较试验组发状根明显干枯、生长受到抑制。稳定转化结果显示,不同盐浓度处理14 d后,转GmHAT5百脉根与两组对照植株相比生长状态更好。相关生理指标检测结果显示,与两组对照相比,转基因百脉根植株中丙二醛含量和相对质膜透性明显降低(P0.05),而叶绿素含量和根系活力则显著升高(P0.05)。测定不同植株阳离子含量的结果表明,转基因百脉根株系与两组对照相比,Na~+在叶片和根中含量显著下降,K~+和Ca~(2+)在叶片和根中含量显著升高。【结论】从大豆中克隆得到一个编码HD-ZipⅠ类同源异型域亮氨酸拉链蛋白基因GmHAT5,该基因在大豆中受盐胁迫诱导表达量显著升高。超量表达GmHAT5显著增强百脉根的耐盐能力,发状根转化法可以作为一种快速有效筛选抗盐候选基因的手段。推测GmHAT5在大豆盐胁迫应激调控中扮演重要角色。     

根癌农杆菌介导的马铃薯遗传转化条件的优化

利用山东省广泛栽培的马铃薯品种为材料，对影响马铃薯遗传转化的抗生素浓度、农杆菌浓度、预培养时间和共培养时间等进行了研究。结果表明：（1）卡那霉素Km浓度以15－25mg/l作为马铃薯叶圆片转化时的选择压更合适；（2）羧苄青霉素（Cb）比头孢霉素Cefo更适合用于农杆菌介导的马铃薯叶圆片的遗传转化；（3）外植体预培养时间4d，共培养时间3d为最好；（4）菌液浓度以OD600＝0.5左右最好。上述条件的优化大大提高了马铃薯遗传转化效率。