HIS1-3基因在調(diào)控?cái)M南芥響應(yīng)鹽脅迫中的功能分析.pdf

1、反向遺傳學(xué)已成為解析基因功能的重要途徑之一。借助已有的鹽脅迫響應(yīng)的基因表達(dá)譜分析，我們發(fā)現(xiàn)功能未知的基因HIS1-3被高鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)。為闡明HIS1-3基因的功能，我們從擬南芥種質(zhì)資源中心獲得了一個(gè)T-DNA插入的his1-3突變體。本研究在此基礎(chǔ)上探討了his1-3突變體對(duì)鹽脅迫及其他非生物脅迫（ABA、甘露醇、干旱等）的響應(yīng)及其作用機(jī)理。研究結(jié)果表明，HIS1-3基因通過(guò)調(diào)節(jié)SOS途徑基因轉(zhuǎn)錄來(lái)調(diào)節(jié)植物對(duì)鹽脅迫的耐受性。該研究不僅

2、對(duì)于揭示植物抗逆機(jī)理具有重要的理論意義，而且為作物抗鹽的遺傳改良提供新的基因資源。研究結(jié)果如下：
　　1、通過(guò)擬南芥網(wǎng)站（www.arabidopsis.org）數(shù)據(jù)庫(kù)查詢發(fā)現(xiàn)，HIS1-3(AT2G18050)基因含有2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子，cDNA序列由763個(gè)堿基組成，編碼167個(gè)氨基酸。HIS1-3基因同源分析表明HIS1-3基因具有較高的保守性。
　　2、HIS1-3基因在野生型擬南芥各個(gè)組織中均有表達(dá)，但在根、蓮

3、座葉和果莢中的表達(dá)量最高，而在花、莖和苞葉中的表達(dá)量較低。HIS1-3—eGFP融合蛋白的亞細(xì)胞定位顯示，HIS1-3基因編碼蛋白主要集中分布在植物細(xì)胞核上。此外，HIS1-3基因可被鹽脅迫誘導(dǎo)，表明其可能參與鹽脅迫響應(yīng)的調(diào)控。
　　3、從美國(guó)擬南芥種質(zhì)資源中心獲得了T－DNA插入在HIS1-3基因位點(diǎn)的功能缺失的his1-3突變體。與野生型相比，his1-3突變體對(duì)鹽脅迫表現(xiàn)更加耐受，而對(duì)其他脅迫如甘露醇、氯化鉀、氯化鋰、H2O

4、2以及ABA脅迫沒(méi)有顯著差異。表明HIS1-3特異性調(diào)節(jié)Na＋離子脅迫。
　　4.利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的花序侵染轉(zhuǎn)化法，我們構(gòu)建了his1-3突變體互補(bǔ)和35S::HIS1-3過(guò)量表達(dá)載體，將重組表達(dá)載體分別轉(zhuǎn)入擬南芥野生型和突變體his1-3，獲得了互補(bǔ)和35S::HIS1-3轉(zhuǎn)基因株系。在鹽脅迫下，his1-3互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因植株呈現(xiàn)出與野生型相似的生長(zhǎng)狀態(tài)，結(jié)果表明his1-3突變體的耐鹽性是由于HIS1-3基因的功能缺失造成的；并且3

5、5S::HIS1-3過(guò)量表達(dá)植株在鹽脅迫下表現(xiàn)為更加敏感，進(jìn)一步說(shuō)明HIS1-3基因在調(diào)控植物對(duì)鹽脅迫響應(yīng)中的重要作用。
　　5.滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，在正常和鹽脅迫條件下，野生型和his1-3突變體內(nèi)脯氨酸和可溶性糖含量無(wú)顯著性差異。鈉鉀含量分析發(fā)現(xiàn)，his1-3突變體鈉鉀含量顯著低于WT，表明HIS1-3基因通過(guò)鈉鉀平衡調(diào)節(jié)鹽脅迫響應(yīng)。
　　6.qRT-PCR分析表明，在正常和鹽脅迫條件下，鹽脅迫相關(guān)基因SOS1、SOS