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土壤盐害影响了世界上约四分之三的土地,直接导致了农作物减产,影响民生。盐害产生两种胁迫,渗透胁迫和离子胁迫。钙信号作为第二信使,在响应植物应对盐胁迫的途径中起到了至关重要的作用。它能够调节下游基因的表达来应对胁迫。 本实验利用水母荧光蛋白与钙离子结合后会产生荧光的现象,通过 Aequorin蛋白在拟南芥中稳定表达的株系AQ作为材料,构建T-DNA插入的突变体库,用氯化钠这一最具代表性的盐作为胁迫条件,筛选对于盐胁迫不敏感,在胁迫条件下不能导致细胞内钙离子浓度升高的拟南芥突变体。得到以下结果: (1)利用已构建好的199个T-DNA插入突变体库,每个库选取500~600粒种子进行无菌培养。在幼苗长出两片真叶的时候进行盐处理,并利用Aequorin荧光成像技术拍照记录拟南芥幼苗在盐胁迫处理下的荧光成像情况,挑选出不能发出荧光或者荧光较弱的候选突变体。每个突变体库挑选约40株幼苗进行培养,得到F2代种子。总共筛选出约8000个候选突变体。 (2)取8000个候选突变体F2代种子20~30粒,点成线状放在无菌培养基中,培养至幼苗长出两片真叶。利用荧光成像技术对突变体进行验证。最终从8000个候选突变体中,得到16个适合的突变体。 (3)用这16个候选突变体的F3代种子选取4~5粒,培养F3代,单株收种,进行平行实验。利用荧光成像技术,确定该突变体的性状的稳定性。选取稳定株系进行下一步实验。 (4)选取其中的sim2(salt-stress insensitive mutant2)突变体进行初步分析。利用Adapter Ligation技术克隆到sim2基因,通过半定量的方法确定了sim2基因在突变体内不表达。利用该基因构建超表达载体;构建GFP载体进行亚细胞定位;用sim2基因的启动子构建Promoter接GUS载体来研究基因的组织特异性表达;构建 Promoter接 sim2基因全长载体,以进行互补实验。并利用拟南芥花浸法转基因,已得到F3代拟南芥转基因种子。 (5)将sim2突变体与对照(AQ)及购买的同基因不同位点突变株系(order)进行生理实验比较分析。发现在盐胁迫下,sim2突变体生长状况与对照类似;在干旱胁迫下sim2突变体生长状况弱于AQ。说明sim2突变体对于盐胁迫引发的渗透胁迫不敏感,不能使细胞内的钙浓度上升,无法引起下游的钙信号转导及调控下游基因表达。使植物无法应对盐胁迫而生长势减弱。 (6)将三个株系放于含 H2O2培养基中进行实验。三个株系生长状况类似,但sim2突变体表现出抗H2O2的表型,衰老速度缓于其他两个株系。 (7)sim2基因在根、叶片、花丝、花萼中都表达较高,而在果荚、花瓣、花药和茎中却较低。 经过本实验研究,我们在拟南芥抵抗盐胁迫,导致的钙离子信号转导上有了初步的探究。