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长叶红砂(Reaumuriatrigyna)是内蒙古东阿拉善-西鄂尔多斯地区特有的双子叶盐生小灌木,具有极强的耐盐抗旱性,并可以入药治疗湿疹、皮炎等疾病,具有一定的药用价值。在长叶红砂转录组测序结果中,发现大量黄酮合成相关基因在盐胁迫条件下上调表达,如CHS、F3H、FLS、DFR和LDOX等基因。黄烷酮-3-羟基转移酶(F3H)是黄酮合成途径上游的一个关键酶,在植物抵御非生物胁迫中发挥重要作用。从强旱生泌盐盐生植物长叶红砂中克隆F3H基因并验证其在非生物胁迫中的功能,将为揭示该植物黄酮合成与其强抗逆性的关系奠定基础。主要结果如下: (1)利用RT-PCR和RACE技术获得了长叶红砂两个F3H基因的cDNA全长序列。RtF3H1序列全长1291bp,开放阅读框长1059bp,编码353个氨基酸。RtF3H2基因序列全长1305bp,其中开放阅读框长1074bp,编码358个氨基酸。 (2)RtF3H1和RtF3H2的组织特性表达结果显示:RtF3H1仅在茎中表达,在根和叶中几乎不表达;RtF3H2主要在根和茎中表达,在叶中的表达量极低。 (3)长叶红砂在盐、冷和ABA胁迫条件下,RtF3H1和RtF3H2基因的表达具有相似性,而在干旱胁迫下,这两个基因的表达存在一定差异。在盐胁迫中,两个基因在处理1h时表达量开始升高,一直持续到24h时下降;在冷和ABA胁迫下,两个基因在处理3h和12h时表达量均明显升高。在干旱胁迫下,RtF3H1基因仅在处理1h时上调表达,而RtF3H2基因在1h和3h都上调表达。 (4)构建了RtF3H1和RtF3H2基因的原核表达载体pGEX-4T1-RtF3H1和pGEX-4T1-RtF3H2,并将其导入大肠杆菌中。重组菌经SDS-PAGE电泳检测,观察到与预期大小一致的融合蛋白表达。 (5)对转RtF3H1和RtF3H2大肠杆菌抵御非生物胁迫的研究表明:RtF3H1和RtF3H2能提高大肠杆菌对盐、干旱、ABA及紫外胁迫的抗性。在盐和干旱胁迫条件下,pGEX-4T1-RtF3H2重组菌比pGEX-4T1-RtF3H1重组菌表现出更高的存活率。