西伯利亚白刺CBL家族基因鉴定及NsCBL5基因功能研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yoyo220
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类钙调神经磷酸酶B蛋白(Calcineurin B-like proteins,CBLs)是一种常见的钙感受器,在植物应对各种非生物胁迫中扮演着重要作用。本研究基于西伯利亚白刺二代转录组数据鉴定了CBLs家族基因,运用RT-qPCR技术分析该家族基因在不同处理后的组织表达模式并选取叶片中表达量最高的基因,克隆并利用转基因技术进一步对该基因的功能进行深入分析。主要研究结果如下:1.利用西伯利亚白刺二代转录组数据鉴定出7个CBLs家族成员,命名为NsCBL1-7。鉴定得到的CBLs编码214~262个氨基酸,相对分子量在24.02~30.03 ku之间,除NsCBL3外,所有CBL蛋白均为酸性亲水蛋白。表达模式分析显示NsCBL6在根中表达量最高,NsCBL7在茎中表达量最高,NsCBL5在叶中表达量最高。鉴于课题组前期研究表明西伯利亚白刺主要通过叶片中离子区隔化降低胞质Na+浓度从而提高耐盐性,因而选取NsCBL5进行深入研究。2.克隆得到了包含681个碱基的NsCBL5基因,共编码227个氨基酸,分子量为25.45 ku,是含有EF-hand保守结构域的酸性亲水不稳定蛋白。3.异源表达NsCBL5基因提高了转基因烟草的耐盐性。研究发现175 mMNaCl处理10 d时转基因烟草叶片生长几乎不受影响,而野生型烟草叶片黄化,边缘出现卷曲,此外,在350 mM山梨醇处理下无论转基因还是野生型的叶片均出现生长受阻的现象。相比于野生型烟草,转基因株系在盐胁迫下能够保持较高的超氧化物歧化酶活性,且在盐胁迫处理初期显著高于野生型;脯氨酸累积在处理1d和5 d时显著高于野生型植株,处理第10 d NsCBL5表达量高的转基因株系N-OE-3中的脯氨酸累积仍然显著高于野生型植株,但NsCBL5表达量低的转基因株系N-OE-4中的脯氨酸累积与野生型植株相当。此外,处理10 d时,转基因株系叶中过氧化氢及丙二醛含量显著低于野生型。4.利用根癌农杆菌介导技术侵染西伯利亚白刺,实现NsCBL5在西伯利亚白刺中的瞬时表达,并进行12 h的400 mMNaCl处理,结果表明盐处理下,瞬时转化植株的超氧化物歧化酶活性显著提升,过氧化氢含量低于对照,丙二醛含量下降程度高于对照,这些变化趋势基本符合烟草转基因中的结果。综上所述,本研究首先鉴定了盐生植物西伯利亚白刺中CBLs基因家族的相关成员,并分析了各成员在不同处理下的表达模式;利用转基因技术深入分析了NsCBL5在植物耐盐性调控中的作用,结果发现过表达NsCBL5基因能够提高烟草的耐盐能力,表明NsCBL5参与了植物耐盐调控。本研究为NsCBLs家族在植物耐盐性调控中的作用研究提供参考,并为后续进一步挖掘NsCBL5基因在调控植物耐盐性中的作用机制奠定基础,为耐盐碱植物培育提供理论依据。
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