论文部分内容阅读
土壤的盐化常常伴随碱化一起发生,这对植物生长与农业生产造成严重的负面影响。土壤中的盐胁迫一般会给植物带来渗透胁迫与离子损伤,而碱胁迫除了上述胁迫外,还会严重影响土壤结构,阻碍植物对离子的正常吸收并扰乱细胞内离子平衡,使细胞膜受损,并损伤植物根系与光合系统等,对植物的正常生长造成极大伤害。到目前为止,人们对植物响应盐胁迫的机制关注较多,而对碱胁迫却少有研究；考虑到碱胁迫对植物生长带来的严重威胁,植物对碱胁迫的耐受机制亟待更多深入的研究。实验室前期通过非对称体细胞杂交的技术,以普通小麦济南177(JN177)和长穗偃麦草为亲本,获得了一系列小麦渐渗系,并从中选育了耐盐碱的小麦渐渗系品种——山融4号(SR4)。田间种植与实验鉴定表明SR4具有很强的耐盐碱能力。利用第二代高通量测序技术对SR4碱处理后的转录组进行分析,挑选出两个在SR4根中受碱胁迫诱导上调表达的基因,其中一个是生长素响应因子TaARF9,一个是具有跨膜结构域的NAC家族转录因子TaNTL5。1.小麦生长素响应因子TaARF9的功能探究我们从SR4中克隆到一个约1.9 kb的TaARF9开放阅读框。它是一个生长素响应因子,在多种非生物胁迫处理下呈现了不同的表达模式。TaARF9定位于细胞核,在酵母系统中验证了其具有体外转录激活活性。利用农杆菌介导的方法将TaARF9转化野生型拟南芥(Col-0),获得了两个TaARF9转化拟南芥过表达的纯合株系(OE)。在土壤中,TaARF9 OE系的生长受到了显著抑制,且其发育速度较快,生长周期更短。同样的,在空白培养皿上,TaARF9拟南芥OE系相较于野生型拟南芥叶片面积显著缩小,主根长度也显著缩短。在碱胁迫与氧化胁迫条件下,TaARF9 OE系的相对叶片面积显著高于对照,展现了对碱胁迫与氧化胁迫的显著抗性。DAB和NBT染色结果显示TaARF9 OE系积累了更高的ROS含量,ROS清除酶活性也有显著提升。此外,在施加外源生长素的条件下,OE系较野生型的相对生长总是被促进的。我们推测,ROS信号通路与生长素信号通路可能在TaARF9介导的抗碱胁迫的机制中发挥重要作用。2.小麦转录因子TaNTL5的功能探究我们从SR4中克隆到一个约1.9 kb的TaNTL5开放阅读框。TaNTL5是一个NAC类转录因子,在C末端具有一个跨膜结构域。TaNTL5对不同的非生物胁迫具有不同的响应模式。然而,我们在酵母系统中未能检测出TaNTL5全长的体外转录激活活性。利用农杆菌介导的方法将TaNTL5转化野生型拟南芥(Col-0),获得了两个TaNTL5转化拟南芥过表达的纯合株系。在空白培养皿上,TaNTL5拟南芥OE系相较于野生型拟南芥叶片面积显著缩小,主根长度无显著差异。在碱胁迫与ABA处理条件下,TaNTL5 OE系的相对叶片面积显著高于对照,展现了叶片对碱胁迫与ABA的显著抗性。同时,TaNTL5 OE系还展现了对盐胁迫的敏感性。对拟南芥ABA信号通路及盐胁迫相关Marker基因的表达情况的分析结果表明TaNTL5还上调了ABA合成相关基因ABA2,我们推测：ABA信号通路可能在介导植物抗碱胁迫的机制中发挥重要作用；而TaNTL5负调控ABA非依赖的信号通路下游基因表达,初步认为：这与过表达拟南芥对盐胁迫的敏感性相关。