小麥堿脅迫應(yīng)答基因TaOMT4和TaGPAT6的功能研究.pdf

1、土壤鹽堿化問題愈發(fā)嚴(yán)重，現(xiàn)在逐漸威脅到了農(nóng)作物的種植。土壤的鹽化與堿化總是相伴而生，與中性鹽給植物帶來的滲透脅迫和離子損傷相比，堿性鹽(Na2CO3和NaHCO3)還會(huì)導(dǎo)致土壤pH升高，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響植物對(duì)離子的正常吸收造成細(xì)胞內(nèi)離子平衡穩(wěn)態(tài)被打破，破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，最終會(huì)阻礙植物正常生長(zhǎng)。到目前為止，人們更關(guān)注植物鹽脅迫響應(yīng)機(jī)制的研究，而有關(guān)植物耐堿分子機(jī)理的研究卻寥寥無幾，鑒于土壤的鹽漬化對(duì)植物造成的傷害比單一的鹽害更加嚴(yán)

2、重，對(duì)植物堿脅迫的分子響應(yīng)機(jī)制的研究顯得尤為迫切。
　　本實(shí)驗(yàn)室前期利用不對(duì)稱體細(xì)胞雜交的技術(shù)，獲得了一系列小麥/長(zhǎng)穗偃麥草漸滲系新品系。山融4號(hào)(SR4)即是從中篩選的一個(gè)耐鹽堿小麥新品系。山融4號(hào)的耐堿能力已在田間實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。我們從SR4堿處理后的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，氧甲基轉(zhuǎn)移酶TaOMT4和甘油三磷酸酰基轉(zhuǎn)移酶TaGPAT6表達(dá)明顯上調(diào)，因此，我們對(duì)其功能進(jìn)行研究。
　　1.小麥堿脅迫應(yīng)答基因TaOMT4的克隆與功

3、能研究
　　我們以SR4的cDNA為模板擴(kuò)增得到TaOMT4基因，其開放閱讀框全長(zhǎng)為1072 bp，編碼356個(gè)氨基酸。TaOMT4在堿脅迫下表達(dá)上調(diào)。亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示，TaOMT4定位于細(xì)胞質(zhì)中。通過浸花法將TaOMT4轉(zhuǎn)入野生型擬南芥，篩選出兩個(gè)表達(dá)量較高的TaOMT4過表達(dá)純系進(jìn)行耐逆相關(guān)研究。在高pH、堿性鹽(NaHCO3)和過氧化氫處理下，TaOMT4過表達(dá)系都表現(xiàn)出明顯的抗性。DAB染色結(jié)果顯示，TaOMT4過表達(dá)系

4、的H2O2含量低于Col-0。TaOMT4過表達(dá)系的CAT和POD活性顯著高于對(duì)照株系。因此，我們推測(cè)TaOMT4可能使得抗氧化產(chǎn)物活性提升，導(dǎo)致植物體內(nèi)H2O2含量下降，從而提高植物對(duì)堿脅迫的耐受性。鹽處理的表型實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TaOMT4過表達(dá)系對(duì)鹽脅迫的耐受性下降。qRT-PCR分析結(jié)果顯示，TaOMT4過表達(dá)系Na+/H+離子轉(zhuǎn)運(yùn)體AtNHX1、AtNHX2表達(dá)量下降。按照以上結(jié)果我們推測(cè)TaOMT4可能通過負(fù)調(diào)控Na+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)

5、而減弱植物的耐鹽性。TaOMT4過表達(dá)系對(duì)MV處理敏感。NBT染色結(jié)果顯示，TaOMT4過表達(dá)系的O2-水平明顯高于Col-0。TaOMT4過表達(dá)系的SOD酶活性無明顯變化。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們推測(cè)TaOMT4過表達(dá)系體內(nèi)O2-含量較高而SOD酶活不變可能與TaOMT4過表達(dá)系對(duì)MV敏感的表型相關(guān)。
　　2.小麥堿脅迫應(yīng)答基因TaGPAT6的克隆與功能研究
　　以SR4的cDNA為模板擴(kuò)增得到TaGPAT6基因，其開放閱讀

6、框全長(zhǎng)為1494bp，編碼497個(gè)氨基酸。TaG PA T6在堿脅迫下表達(dá)上調(diào)。亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示，TaGPAT6定位于細(xì)胞質(zhì)中。通過浸花法將TaGPAT6轉(zhuǎn)入野生型擬南芥，篩選出兩個(gè)表達(dá)量較高的TaGPAT6過表達(dá)純系進(jìn)行耐逆相關(guān)研究。在高pH、堿性鹽(NaHCO3)和外源ABA處理下，TaG PA T6過表達(dá)系的根和葉片都表現(xiàn)出敏感的表型。同時(shí)，在高鹽處理下，TaG PA T6過表達(dá)系表現(xiàn)出對(duì)高鹽的敏感性。ABA通路的相關(guān)Marke

7、r基因qRT-PCR分析結(jié)果顯示，過表達(dá)株系的AtNCED3、AtMYB2及AtMYC2的表達(dá)量顯著低于野生型，而ABA通路中正調(diào)控基因AtABI4、AtABI5的表達(dá)量明顯較高。離子轉(zhuǎn)運(yùn)體相關(guān)Marker基因qRT-PCR分析結(jié)果顯示，在正常條件下過表達(dá)系A(chǔ)tHKT1;1表達(dá)量顯著低于Co卜0。以上結(jié)果表明，TaGPAT6 OE系對(duì)堿脅迫的響應(yīng)可能與ABA信號(hào)通路存在關(guān)系;TaGPAT6可能通過上調(diào)ABI4負(fù)調(diào)控HKT1;1從而在植物