论文摘要
土壤盐渍化严重影响植物的生长与发育,土壤中高浓度的盐分会造成植物体内离子失衡、氧化伤害、水分亏缺、营养缺乏并导致生物大分子破坏、生长迟缓、甚至植株死亡,从而使作物减产或绝收。而植物响应盐胁迫的最终结果就是降低胞质内的Na+浓度并维持K+、Na+平衡。在盐胁迫的影响下,大量Na+流入细胞,植物会将Na+区隔到液泡中,即离子区隔化,这样不仅能够消除Na+对胞质的毒害并维持较高的K+/ Na+比,而且还能使细胞利用累积在液泡中的大量无机离子进行渗透调节。因此,离子区隔化机制对植物细胞适应盐生境十分必要。Na+区隔化主要是液泡膜上Na+/H+逆向转运蛋白利用液泡膜质子泵（ V-H+-ATPase,V-H+-PPase）提供的质子驱动力将胞质中的Na+逆浓度梯度运入液泡内积累。这就意味着可以通过增大液泡膜质子泵基因表达来增大质子驱动力,从而使细胞质中更多的Na+区隔到液泡中以增强植物的耐盐性。在拟南芥、番茄、水稻中过表达液泡膜焦磷酸酶H+-PPase基因,可使转基因植株在较高盐浓度下生长,说明液泡膜H+-PPase在植物耐盐方面起重要作用。灰绿藜（Chenopodium glaucum L.）是新疆广泛分布的一种藜科耐盐植物,它可以在100600 mmol/L NaCl甚至更高盐浓度的环境中生长。从形态学上看,它既无肉质茎也无变态叶,与甜土植物更为接近,因此,研究灰绿藜的耐盐机制将对提高甜土植物的耐盐性很有帮助。本研究将实验室已克隆获得的灰绿藜液泡膜焦磷酸酶H+-PPase基因（CgVP1）构建到植物表达载体pCAMBIA1301.1上,通过根癌农杆菌介导转化植物,并通过对转基因植株的分子生物学及生理生化检测,对灰绿藜液泡膜H+-PPase基因进行了功能鉴定,主要结果如下:1.通过根癌农杆菌浸染法转化拟南芥并经潮霉素筛选,获得T3代纯合子转基因拟南芥,PCR及RT-PCR检测表明CgVP1已整合到拟南芥基因组中,并在转录水平有所表达,这使得转基因拟南芥表现出比野生型更强的耐盐性。在150mmol/L NaCl胁迫下,野生型拟南芥生长受到了明显抑制,种子萌发率明显下降,当NaCl浓度分别为100mmol/L、150 mmol/L、175 mmol/L时,转基因植株的萌发率分别为91.7%、89.2%和84.2%,而野生型萌发率仅为67.5%、53.3%和35.8%。而且在175mmol/L NaCl培养基上,尽管二者生长均受到明显抑制,但转基因植株净生长量明显大于野生型。对Na+、K+含量测定表明:在盐胁迫下,转基因拟南芥将Na+区隔到根部的细胞中减少Na+向地上部的运输,从而保持叶中相对较高的K+浓度;相对含水量和叶绿素测定结果显示:在盐胁迫下转基因拟南芥还能够使机体保持相对较高的相对含水量,确保叶片中叶绿素含量较高。以上实验结果初步显示,CgVP1的过表达提高了转基因拟南芥的耐盐能力。2.通过根癌农杆菌介导转化烟草并经潮霉素筛选,获得T0代转基因烟草。PCR及RT-PCR检测结果表明CgVP1已整合到烟草基因组中,并在转录水平有所表达。在盐胁迫下,转基因烟草和野生型烟草的生长都受到了轻微抑制。400mmol/L NaCl胁迫30d后,转基因烟草的K+/Na+比率较野生型高,并且转基因烟草能够使机体保持较高的相对含水量以及较低的电解液渗漏率。通过检测转基因烟草的耐旱性,结果发现转基因烟草在干旱胁迫45d后,仍然生长良好,只是轻微受到干旱伤害,而野生型烟草失水十分严重,并且不能恢复。实验结果初步显示,CgVP1的过表达对转基因烟草的耐盐和耐旱能力有所提高。
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