AtNTL5过表达高羊茅耐盐性分析及大豆耐盐相关基因GmDERBID及GmRF功能的初步分析

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土壤盐渍化对全球的农业生产具有极大的负面影响,严重降低了农作物的产量。植物能够通过一系列生化和生理调节来适应和改造盐碱土壤环境,因此利用植物的这种特性,以及一些优良的耐盐碱植物种质资源培育耐盐作物品种对于改良和利用盐碱地具有极为重要的社会和经济意义。利用基因工程在增强植物的耐盐性方面已经取得了一些相关的研究进展,已经识别及克隆了大量的盐胁迫相关基因,并将这些基因转入植物中,用于盐碱土地的农业利用和修复研究。很多实验表明,将盐胁迫相关基因转入某些农作物,这些盐胁迫相关基因的异源表达能够提高植物对盐胁迫的耐受能力。   本实验建立了生物量高、生长快的优质草坪草高羊茅的愈伤组织转化体系,并将本实验室通过前期实验获得及验证的一个拟南芥盐胁迫相关基因AtNTL5通过农杆菌介导的愈伤组织转化方法转入高羊茅中,最终筛选获得了29株表达AtNTL5的高羊茅转基因植株,转化率达到9.7%。同时,对获得的AtNTL5高羊茅转基因植株进行了分子生物学和耐盐性初步鉴定,为进一步研究转基因草坪草的耐盐分子机制以及盐渍化土壤的草坪草大规模种植奠定了基础。   另一方面,本实验从本实验室筛选的大豆抗旱/耐盐品种一圣豆9号中筛选了两个上调表达的盐胁迫相关基因GmDREB1D和GmRF,并对其基因功能进行了初步分析。   GmDREB1D基因编码一个由231个氨基酸残基构成的蛋白,该蛋白具有一个由60个氨基酸残基构成的AP2/EREBP保守结构域。酵母转录激活活性实验证明GmDREB1D转录因子具有转录激活活性。大豆植株半定量RT-PCR实验发现GmDREB1D在大豆植株的各个组织内均有表达,其中,茎和叶片中的表达量较高,推测该基因可能与大豆的地上营养器官的发育与生长相关。半定量RT-PCR分析还发现GmDREBlD对ABA、盐和冷胁迫都有一定的响应,因此我们推测该基因可能广泛参与上述激素及非生物胁迫信号传导和调控过程.GmDREB1D过表达转基因拟南芥的成熟植株矮小,生长缓慢,叶片浓绿,抽薹时间晚甚至终生不抽薹开花,表现出生长缓滞的特征,并且表型的强烈程度与GmDREB1D基因的表达水平间存在正比关系。胁迫处理实验发现GmDREB1D在转基因拟南芥中的表达提高了植株对盐和冷胁迫的耐受力。   GmRF编码具有一个由47个氨基酸残基构成的C4HC3锌指蛋白结构域的RING-finger转录因子,该转录因子在C端还有两个跨膜结构域。作为转录因子GmRF应该具有转录激活的活性,通过酵母转录激活活性试验验证了该结论。对大豆植株的不同组织进行半定量RT-PCR分析发现,GmRF在各个组织中均有表达,并且表达量基本一致,不具有明显的组织特异性。对ABA、盐和干旱等激素及非生物胁迫的基本应答模式的半定量RT-PCR的结果显示GmRF对ABA、盐胁迫和干旱有一定的响应。GmRF基因的表达能够在一定程度上增强拟南芥植株的对盐和干旱的胁迫耐受能力。
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