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胡杨(Populus euphratica Olive)是生长于中国西北部干旱盐碱地区的一个抗盐树种,胡杨耐盐分子机理的阐明对增强植物在盐环境下的抗性有着极其重要研究意义和实用价值。本文以胡杨为材料,克隆了J3(DnaJ homologue3)和RIN4(RPM1-interacting protein4)的同源基因PeJ3和PeRIN4,并在拟南芥中过表达这两个基因。通过对转基因植株耐盐表型及生理生化分析,深入研究了这两个基因在胡杨应对盐胁迫过程中发挥的作用。研究结果如下：1.本文利用RT-PCR方法克隆了胡杨J3同源基因PeJ3,通过在拟南芥中过表达,比较分析了PeJ3基因过表达对受体植株耐盐性的影响,并进一步深入研究了PeJ3过表达对受体植株质膜H+-ATPase活性的影响以及由此造成的H+离子流变化,另外为了解PeJ3蛋白在胡杨胁迫信号传递网络中的作用,本文还分析了PeJ3在转录水平上对NaCl的胁迫和H202信号的响应。耐盐表型研究结果显示,用100mmol/L NaCl处理转PeJ3基因拟南芥10天后,发现转基因株系的生长情况和根长方面均明显好于野生型与转空载体拟南芥,表明过表达PeJ3基因可以提高拟南芥植株的耐盐性。生理生化机制研究显示,转PeJ3基因拟南芥质膜H+-ATPase活性高于野生型和转空载体拟南芥,表明PeJ3蛋白具有激活受体细胞质膜H+-ATPase的作用。H+离子流数据表明转PeJ3基因拟南芥的根在盐环境下外排H+能力强于野生型和转空载体拟南芥。根据离子跨膜转运理论可知,质膜H+-ATPase活性的增强会提高质子动力势,为Na+离子外排提供动力,研究报道胡杨H+外排能力增强有助于抑制对外流。本文关于质膜H+-ATPase活性和H+离子流方面的实验说明胡杨可能通过PeJ3蛋白调控质膜H+-ATPase活性和H+离子流,进而促进细胞内K+/Na+平衡,提高植物在盐胁迫下的适应性。此外,胡杨PeJ3的表达模式研究数据显示PeJ3基因在转录水平上响应盐胁迫和H2O2信号,150mmol/L NaCl处理和10mmol/L H2O2处理胡杨细胞后都观察到PeJ3转录水平上调,上述结果说明在胡杨感知盐胁迫的机制中,H2O2、PeJ3和质膜H+-ATPase有可能构成一个信号转导通路,PeJ3响应上游H2O2信号转录水平上调,并通过PeJ3对质膜H+-ATPase的激活作用将H202信号传递给下游的质膜H+-ATPase,引起H+离子流变化,使细胞做出生理响应,调节离子平衡。2.克隆了胡杨RIN4同源基因PeRIN4,并通过在拟南芥中过表达,研究PeRIN4基因与植物耐盐性的关系。使用100mmol/L NaCl处理转PeRIN4基因拟南芥10天后,从生长情况和根长方面来看转基因拟南芥均明显好于野生型与转空载体拟南芥,表明过表达PeRIN4基因提高了拟南芥植株耐盐性。另外本文通过在拟南芥原生质体中表达融合蛋白PeRIN4:GFP研究了PeRIN4蛋白在细胞中的定位,结果显示PeRIN4蛋白定位于胞质中。研究中我们对转PeRIN4基因拟南芥质膜H+-ATPase活性和H+离子流进行了检测,实验结果显示转PeRIN4基因拟南芥质膜H+-ATPase活性要高于野生型和转空载体拟南芥,转PeRIN4基因拟南芥根在盐环境下外排H+的能力要明显强于野生型和转空载体拟南芥,说明由PeRIN4蛋白与受体细胞中其它蛋白结合形成的蛋白复合体对质膜H+-ATPsae有激活作用,并可引起H+离子外排能力增强。