MsWRKY33转录调控MsACS2影响紫花苜蓿耐盐性的研究

乙烯作为重要的植物激素之一,在植物逆境胁迫应答中发挥重要作用。ACS基因是乙烯合成过程中的关键限速酶(ACC合成酶)基因,本研究通过探究紫花苜蓿MsWRKY33转录因子对ACS基因的调控关系,为MsWRKY33参与紫花苜蓿耐盐胁迫响应的具体调控机制奠定理论基础。利用同源克隆、载体构建、酵母单杂交、酵母双杂交、qRT-PCR等技术,验证MsWRKY33对AtACS2和MsACS2的转录调控,并对盐胁迫下转基因株系中MsACS2表达模式进行分析。结果显示：MsWRKY33转录因子可以与W-box元件特异性结合,且对AtACS2和MsACS2具有转录调控作用;MsWRKY33转基因株系中MsWRKY33基因的表达量显著高于对照,转基因株系中MsACS2的表达是在MsWRKY33基因大量表达后呈上升趋势,进一步说明紫花苜蓿MsACS2基因的表达可能受MsWRKY33转录因子的正向调控。因此,紫花苜蓿受到盐胁迫时可诱导MsWRKY33的表达,MsWRKY33转录因子通过正向调控MsACS2表达,可能影响乙烯合成,从而影响紫花苜蓿的盐胁迫响应。     

AtSOS基因在紫花苜蓿中的表达及其耐盐性研究

本研究采用基因工程技术改良紫花苜蓿耐盐性,通过种植转基因耐盐紫花苜蓿达到改良土壤的目的。以紫花苜蓿子叶节为外植体,通过农杆菌介导法将来源于拟南芥的AtSOS1-AtSOS2-AtSOS3多基因表达载体导入阿尔冈金紫花苜蓿中,经PCR检测、抗除草剂筛选和RT-PCR鉴定,获得了能稳定表达的转基因株系。以转基因的紫花苜蓿和野生型紫花苜蓿为材料进行盐处理,每个处理重复3次,测定其生理生化指标、株高、Na⁺和K⁺含量、细胞膜透性、叶绿素含量。结果显示,在不同盐浓度处理下,所有植株的株高均有所增长,但在100和200 mmol·L^-1的NaCl处理下,转基因植株的长势显著高于野生型植株;随着处理时间的增加,所有植株的叶绿素含量均呈先上升后下降的趋势,且野生型植株叶绿素含量均低于转基因植株;在100和200 mmol·L^-1的NaCl处理下,转基因植株的细胞膜透性、超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量的增加量均小于野生型植株,而过氧化物酶、过氧化氢酶活性和可溶性糖含量的增加量均大于野生型;各植株中丙二醛含量均下降,且野生型植株下降的更为明显;盐处理后,转基因植株根系中Na⁺的积累比野生型植株少,而K⁺的吸收多于野生型植株。转AtSOS基因的紫花苜蓿通过发挥AtSOS途径的作用,促进了植物体将细胞内的Na⁺外排,从而减轻盐胁迫对植物体的伤害,提高了转基因植株的耐盐性。     

南方型紫花苜蓿耐盐细胞系的筛选及生理特性分析

以NaCl为选择因子,对长期继代培养的紫花苜蓿愈伤组织进行选择,筛选出耐1.2%NaCl的耐盐细胞系并对其进行生理分析,结果表明:耐盐细胞系对逆境的忍受能力高于对照,积累的脯氨酸和可溶性蛋白含量也高于对照,维持着较高的K+/Na+比,在盐分胁迫下能维持较高的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性。     

紫花苜蓿MsWRKY33转录因子的分离及遗传转化研究

WRKY转录因子是植物特有的转录因子,广泛参与植物对多种逆境胁迫的反应。但是对紫花苜蓿中WRKY转录因子的研究还较少。本研究从紫花苜蓿中克隆了一个WRKY I类转录因子MsWRKY33。该基因CDS全长1536 bp,编码512个氨基酸,结构分析显示MsWRKY33包括两个WRKY结构域和一个C2H2锌指结构(C-X4-C-X23-H-X-H),表明其属于WRKY I 族WRKY转录因子。亚细胞定位预测MsWRKY33蛋白定位在细胞核。MsWRKY33基因受盐、干旱和冷胁迫诱导,暗示基因可能参与了这些逆境胁迫的调控。构建原核表达载体pET-MsWRKY33, SDS-PAGE分析表明在大肠杆菌中表达了MsWRKY33蛋白。扩增MsWRKY33编码区cDNA,以pBI121为基础载体,构建植物超表达载体pBI121-MsWRKY33。采用农杆菌介导的愈伤组织培养法转化紫花苜蓿。利用nptⅡ基因引物和载体特异引物检测抗性苗呈阳性,表明目的基因已成功导入紫花苜蓿基因组中。qRT-PCR检测发现,MsWRKY33基因在转基因株系中得到增强表达。本研究为进一步探索WRKY转录因子基因在紫花苜蓿抗逆性调控中的作用奠定了基础。     

超表达桑树MaNHX1和拟南芥AVP1基因增强拟南芥耐盐性的研究

盐胁迫会严重影响作物的生长发育,培育和种植耐盐胁迫的作物品种有利于对盐渍化土地的开发利用。Na+/H+逆向转运蛋白基因(NHX)已被证实与作物的耐盐性有关。将克隆的桑树Ma NHX1基因和拟南芥焦磷酸酶基因AVP1分别转入拟南芥植株,筛选获得转基因株系MN和AV,并通过人工授粉杂交后筛选获得共表达2个基因的转基因拟南芥株系MNV,用于探究Ma NHX1和AVP1共表达增强植株耐盐性的机制,确证Ma NHX1基因在盐胁迫适应性调节中的功能。在200 mmol/L Na Cl胁迫条件下,共表达转基因拟南芥株系MNV与野生型植株相比,叶片中的叶绿素含量高出20.69%,含水率高出5.89%,脯氨酸含量高出28.42%,而丙二醛含量的增幅下降7.73%。研究结果表明:超表达耐盐性基因的转基因株系可以通过维持细胞膜稳定性、降低膜损伤和透性伤害等机制应对盐胁迫环境。     

过量表达甘菊CBF1基因提高拟南芥抗旱耐盐能力

CBF是一类植物特异性、具有多种功能的转录因子。本研究将从甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)中分离的ClCBF1基因构建到植物表达载体pBI121上,并采用农杆菌介导的花序浸染法对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行遗传转化,共获得4个转基因株系经过抗性筛选和RT-PCR验证,对其中表达量较高的3个转基因株系进行研究,结果表明:在150mmol·L~(-1)甘露醇培养基中转基因拟南芥的种子萌发率和根长平均为野生型的2.0倍和1.2倍,在150mmol·L~(-1) NaCl培养基中转基因拟南芥种子萌发率和根长平均为野生型的1.1倍和1.4倍;在干旱和盐胁迫条件下,转基因拟南芥幼苗的成活率高于野生型,并且超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著高于野生型(P0.05),丙二醛(MDA)含量及相对电导率显著低于野生型植株(P0.05)。说明ClCBF1基因在拟南芥受到干旱和盐胁迫过程中发挥一定作用。     

盐胁迫下白三叶幼苗离子分布规律的初步研究

以白三叶耐盐品种1212与敏盐品种83- 159为试验材料,用ICP- MS测定NaCl胁迫下白三叶幼苗根、茎、叶中Na+、K+、Mg2的含量,探讨盐胁迫对白三叶苗期生长Na+、K+吸收与运输的影响.结果表明:随着盐胁迫浓度增大,白三叶幼苗茎与叶中Na+含量升高,地上部积累大量Na+,根中Na+含量升幅较小;耐盐品种茎中Na+含量高于敏盐品种,叶中Na+含量则低于敏盐品种.白三叶幼苗根、茎、叶中K+含量随盐浓度增加均呈下降趋势,耐盐品种根与茎中K+含量高于敏盐品种,叶中K+含量则低于敏盐品种.Mg2+含量受盐胁迫影响较小,且不呈现规律性变化.K+/Na+比与Mg2+/Na+比均随着盐浓度增加而降低,耐盐品种根与叶中的K+/Na+与Mg2+/Na+高于敏盐材料,说明耐盐材料更易于通过维持K+、Na+、Mg2+等离子的平衡来维持生长活跃部位的活力,从而提高耐盐性;随着盐浓度增加,根与茎的SK.Na运输选择性系数逐渐降低,茎与叶的SK.Na运输选择性系数增大,这种运输方式使得茎中Na+大量积累,K+含量显著降低,从而说明茎是白三叶植株重要的Na-K库,能通过输出K+和纳入Na+来缓解盐害胁迫.     

高羊茅应答盐胁迫的AtSOS途径基因的效应分析

本研究在2015年采用基因工程技术改良高羊茅耐盐性,通过种植转基因耐盐草坪草达到改良土壤改善生态环境的目的。以草坪草成熟种子诱导的胚性愈伤组织为受体,通过农杆菌介导法将拟南芥AtSOS途径基因AtSOS1、AtSOS2-AtSOS3和AtSOS1-AtSOS2-AtSOS3分别导入高羊茅爱瑞3号中,经PCR检测、Southern blotting分析和RT-PCR鉴定,获得了能稳定表达的转基因株系。以转不同组合AtSOS基因的高羊茅植株和野生型植株为材料进行盐处理,每次处理重复3次,测定其生理生化指标、株高、Na⁺、K⁺离子含量、叶绿素含量,结果显示,盐胁迫下转基因植株的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性都显著高于对照植株,而丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的增加幅度均显著低于对照植株;盐胁迫下转基因和野生型植株叶片中的Na⁺、K⁺含量都增加;盐胁迫下所有植株的株高均呈下降趋势,各株系的叶绿素含量也减少,但是转基因(AtSOS1-AtSOS2-AtSOS3)植株的叶绿素含量增加。转AtSOS基因的高羊茅通过发挥AtSOS途径的作用,促进了植物体内Na⁺的外排,减轻了盐胁迫所导致的伤害,提高了植物的耐盐性。     

盐胁迫应答基因GmWRKY6的克隆及转基因百脉根的抗盐分析

根据大豆盐胁迫RNA-Seq数据,筛选并克隆得到1个大豆WRKY类转录因子GmWRKY6基因。序列分析表明,该基因含有1个1674bp的开放阅读框,编码557个AA,编码蛋白属于IIb类WRKY家族成员,含有1个WRKY保守结构域和1个C2H2锌指结构基序。基因表达模式分析表明,GmWRKY6基因在大豆根中表达量较高,并且该基因受盐胁迫诱导表达。构建GmWRKY6基因的植物超表达载体,获得7株T0代阳性转GmWRKY6基因百脉根。进一步对T1代转基因株系进行抗盐分析发现,在200mmol·L-1 NaCl处理14d后转基因株系生长状态良好,而野生型对照生长矮小,叶片干枯。此外,对相关生理指标的测定发现,转基因株系叶片中脯氨酸和叶绿素含量显著高于野生型对照,而丙二醛含量和相对质膜透性显著低于野生型对照。此外,盐胁迫下转基因百脉根叶片中钠离子含量显著低于对照,而钾离子含量显著高于对照。以上结果表明大豆GmWRKY6基因的超表达能够显著增强百脉根的抗盐能力。     

水稻金属硫蛋白基因(rgMT)遗传转化的紫花苜蓿耐盐性分析

采用根癌农杆菌介导法将从水稻(Oryza sativa)中克隆出的一个金属硫蛋白基因(rgMT)转化到紫花苜蓿(Medicago sativa)品种"农菁1号"中,经PCR和Northern blot技术对获得的抗性植株进行了检测,证明rgMT基因已整合到苜蓿基因组中并在转基因植株中转录表达。以野生型苜蓿为对照,对获得的转基因苜蓿株系在不同浓度NaCl、NaHCO3胁迫下的表型和生理指标测定发现,NaCl、NaHCO3胁迫处理后,野生型苜蓿受胁迫严重甚至死亡,转基因苜蓿受胁迫较轻。转基因苜蓿的脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性显著高于野生型(P0.05),细胞膜透性显著低于野生型,野生型苜蓿叶片中积累的过氧化氢高于转基因苜蓿的叶片中积累的过氧化氢。研究结果表明,rgMT基因已在苜蓿中表达,并且提高了转基因苜蓿的耐盐性。