盐角草SeLCY 和SeNHX1 基因功能研究

IB-CAS > 中科院光生物学重点实验室

	盐角草SeLCY 和SeNHX1 基因功能研究
其他题名	The functional analysis of SeLCY and SeNHX1 genes in Salicornia europaea L.
	陈显扬
学位类型	博士
导师	匡廷云 ; 李银心
	2011
学位授予单位	中国科学院植物研究所
关键词	番茄非损伤测定抗病性和耐盐性拟南芥烟草 SeLCY 基因 SeNHX1 基因水盐调控
摘要	研究盐生植物耐盐机理，开发其重要的耐盐基因资源，并利用相关耐盐基因对植物进行转化，可以提高转基因植株的耐盐性，有效解决我国严重的土壤盐渍化问题。目前，植物耐盐机理主要集中在：调节渗透势，Na+离子区隔化和缓解盐胁迫引起的次级氧化伤害上。因此，本研究对真盐生植物盐角草在Na+离子区隔化和缓解次级氧化胁伤害中的关键基因SeLCY 和SeNHX1 进行功能研究。最后，将转基因技术和水盐灌溉技术结合，尝试进行生产上提高番茄耐盐性的有效方法研究。得到以下结果和结论： 1.SeLCY（盐角草β- 番茄红素环化酶基因）功能鉴定。在萌发后期实验中，SeLCY 转基因拟南芥表现出比野生型更高的抗盐和抗氧化性。将培养皿中200mM NaCl 处理10 天拟南芥，转移至正常的培养条件下，进行8 天和21 天的恢复，结果显示，转基因拟南芥能继续生长并完成生活周期，但野生型拟南芥无法继续进行正常生长。另外，我们对三周龄转基因和野生型拟南芥进行200 mMNaCl 处理2 和4 天，结果显示，转基因拟南芥具有出比野生型更强的抗盐性，具体表现在盐胁迫下叶片细胞死亡和次级氧化伤害减少，PSII 活性增加。进一步的分析发现，转基因拟南芥中类胡萝卜素合成途径组分积累量增加，这些组分在保护光系统和消除氧化胁迫上起着重要作用。同时，我们利用病毒介导的基因沉默系统，在“本生” （Nicotiana benthamiana）烟草中通过过表达SeLCY 和拟南芥AtLCY，比较其功能差异。结果表明，转基因烟草抗盐性提高，但SeLCY 并没有表现出比AtLCY 更强的功能。 2.SeNHX1（盐角草Na+/H+逆向转运蛋白基因）的功能鉴定。通过基因表达模式分析，发现SeNHX1 的表达受盐诱导上调，同时也受氧化胁迫诱导。T1 代转基因烟草生理指标测定比较结果发现SeNHX1 基因转化能明显提高植株的耐盐性。除此之外，用黑胫病（Phytophthora parasitica var. nicotianae）和野火病（Pseudomonas syringae pv tabaci）菌侵染烟草，发现SeNHX1 转基因烟草对病原菌的抗性高于野生型。对接种黑胫病后菌斑直径变化趋势的观察发现转基因延缓了病程发生，减小了病害引起的氧化伤害，转基因烟草植株PR 基因表达量增强。NHX1 专一性抑制剂“阿米洛丽”（amiloride）喷施可致转基因烟草抗病表型消失，ROS 积累回复到野生型水平。为进一步揭示SeNHX1 基因的抗病机理，我们建立了一套基于非损伤测定技术（ Non-Invasive Micro-Testelectrophysiological Technology）测定液泡离子流的方法。液泡H+流的测定发现转基因植株液泡H+ 外流增强；H2O2 处理致转基因烟草液泡净H+ 内流增强的结果表明氧化胁迫下，转基因烟草可以将细胞质中的H+（氧化剂）更多转运至液泡中，环境细胞质中的氧化伤害。NAD(P)H/NAD(P) 和 GSH/GSSG 所代表的还原力测定也发现转基因烟草积累量更高。这些结果表明，SeNHX1 基因转化烟草，同时提高了烟草的耐盐和抗病性；其抗病功能是借着质子更多地从液泡转运至胞质，从而增强细胞的还原力，消除病害引起的氧化伤害来实现的。 3.转基因结合水盐调控技术实现番茄盐水浇灌的研究。首先将SeNHX1 基因转化“丽春”番茄，并得到稳定表达的T4 代植株。之后对转基因和野生型番茄在不同发育时期（花芽分化期、开花坐果期、果实膨大一期、果实膨大二期和采收期）进行盐水（200 mM NaCl）灌溉实验，比较营养生长指标和果重的差异。结果显示，在果实膨大一期之前进行200 mM NaCl 处理，尽管在营养生长指标方面转基因番茄耐盐性比野生型有所增强，但果实产量与正常生长的番茄相比明显降低，没有应用价值。同时，在采收期进行200 mM NaCl 灌溉实验，转基因与野生型番茄耐盐性在营养生长指标方面表现相似，同时其果实产量与正常生长的番茄一致。而在果实膨大一期或二期进行 200 mM NaCl 处理发现，不论是在营养生长指标或果实产量方面转基因都比野生番茄表现优异，与正常生长番茄相比减产不显著。所以，转基因番茄在果实膨大一期和二期进行200 mM NaCl 处理，在生产应用上可以体现出最大的价值。
页数	99
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11895
专题	中科院光生物学重点实验室
作者单位	中国科学院植物研究所
第一作者单位	中国科学院植物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	陈显扬. 盐角草SeLCY 和SeNHX1 基因功能研究[D]. 中国科学院植物研究所,2011.

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