GmNHX5在大豆响应盐胁迫过程中的表达分析及转基因大豆的耐盐性鉴定

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大豆[Glycine max(L.)]是一类重要的油料经济作物,也是人类植物蛋白的重要来源之一。土壤盐碱化对我国大豆种植面积的扩大和单产的提高造成了严重影响。利用基因工程手段将抗逆基因导入大豆,为培育大豆抗逆新品种开辟了新途径。目前已有多种耐盐相关基因应用于植物抗逆研究,其中Na+/H+逆向转运蛋白基因家族在植物响应盐胁迫的信号通路中具有重要作用,备受关注。但有关研究主要集中在以AtNHX1为代表的第一类Na+/H+逆向转运蛋白基因,以ANHX和AtNHX6为代表的第二大类的研究还很少,且集中在模式植物拟南芥,有关大豆GmNHX5在植物抵抗盐胁迫过程中的作用及其机制的研究,还未见报道。因此,本试验利用同源克隆技术获得了大豆中的一个第二类Na+/H+反向转运蛋白基因,命名为GmNHX5,初步探明其在植物响应盐胁迫过程中的作用,并进行了大豆遗传转化,为完善和丰富植物耐盐通路,培育耐盐大豆种质资源奠定基础。主要结果如下:  1、根据拟南芥AtNHX5序列同源克隆得到了大豆GmNHX5的编码区序列,全长1605 bp,编码534个氨基酸。  2、利用RT-qPCR检测了GmNHX5在大豆经盐胁迫处理条件下的转录水平。结果显示,耐盐品种中GmNHX5相对表达水平随胁迫时间的延长逐渐上升,6h达到最高水平,之后有所下降;而盐敏感品种中GmNHX5的相对表达水平随胁迫时间的延长变化不明显。表明GmNHX5的转录水平与耐盐品种对盐胁迫的响应有一定相关性,并可能在耐盐品种抵御盐胁迫的生理过程中发挥重要作用。  3、利用大豆发状根转化体系表达GmNHX5-eGFP融合蛋白,结果表明该蛋白定位在反面高尔基体网络上的分泌囊泡中。将GmNHX5基因构建到pCAMBIA1381载体中并转化拟南芥,经GUS染色分析表明,在未经过盐胁迫处理的转基因拟南芥叶片和茎部中GUS活性相对较高。随着盐胁迫浓度的加大,GUS活性则集中在新生叶和根中的导管组织,老叶和茎部GUS活性降低。表明GmNHX5的转录启动受盐胁迫调控,并且盐胁迫下的GmNHX5的启动活性会转移至新生叶和根系中。  4、借助农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化体系和非组培遗传转化体系进行GmNHX5的大豆遗传转化,经PCR以及Southern blotting检测,共获得了8个T1代转抗逆基因GmNHX5的“冀豆17号”和“Mustang”材料。  5、对Southern blotting检测为阳性的Mustang T1幼苗进行200 mmol/L NaCl胁迫。结果表明,随着NaCl浓度的升高,转基因植株的脯氨酸积累程度比对照明显增高;而随着盐浓度的增加,对照与转基因大豆幼苗叶片的MDA含量均呈现递增趋势。说明GmNHX5基因能够降低盐胁迫对对细胞造成的伤害,并增强植株抵御盐胁迫的能力。
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