小麥堿脅迫應答基因TaOMT4和TaGPAT6的功能研究.pdf

1、土壤鹽堿化問題愈發(fā)嚴重，現(xiàn)在逐漸威脅到了農作物的種植。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)還會導致土壤pH升高，破壞土壤結構，影響植物對離子的正常吸收造成細胞內離子平衡穩(wěn)態(tài)被打破，破壞細胞膜的結構和功能，最終會阻礙植物正常生長。到目前為止，人們更關注植物鹽脅迫響應機制的研究，而有關植物耐堿分子機理的研究卻寥寥無幾，鑒于土壤的鹽漬化對植物造成的傷害比單一的鹽害更加嚴

2、重，對植物堿脅迫的分子響應機制的研究顯得尤為迫切。
　　本實驗室前期利用不對稱體細胞雜交的技術，獲得了一系列小麥/長穗偃麥草漸滲系新品系。山融4號(SR4)即是從中篩選的一個耐鹽堿小麥新品系。山融4號的耐堿能力已在田間實驗中得到了證實。我們從SR4堿處理后的轉錄組數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，氧甲基轉移酶TaOMT4和甘油三磷酸?；D移酶TaGPAT6表達明顯上調，因此，我們對其功能進行研究。
　　1.小麥堿脅迫應答基因TaOMT4的克隆與功

3、能研究
　　我們以SR4的cDNA為模板擴增得到TaOMT4基因，其開放閱讀框全長為1072 bp，編碼356個氨基酸。TaOMT4在堿脅迫下表達上調。亞細胞定位結果顯示，TaOMT4定位于細胞質中。通過浸花法將TaOMT4轉入野生型擬南芥，篩選出兩個表達量較高的TaOMT4過表達純系進行耐逆相關研究。在高pH、堿性鹽(NaHCO3)和過氧化氫處理下，TaOMT4過表達系都表現(xiàn)出明顯的抗性。DAB染色結果顯示，TaOMT4過表達系

4、的H2O2含量低于Col-0。TaOMT4過表達系的CAT和POD活性顯著高于對照株系。因此，我們推測TaOMT4可能使得抗氧化產(chǎn)物活性提升，導致植物體內H2O2含量下降，從而提高植物對堿脅迫的耐受性。鹽處理的表型實驗結果發(fā)現(xiàn)，TaOMT4過表達系對鹽脅迫的耐受性下降。qRT-PCR分析結果顯示，TaOMT4過表達系Na+/H+離子轉運體AtNHX1、AtNHX2表達量下降。按照以上結果我們推測TaOMT4可能通過負調控Na+轉運蛋白進

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

6、框全長為1494bp，編碼497個氨基酸。TaG PA T6在堿脅迫下表達上調。亞細胞定位結果顯示，TaGPAT6定位于細胞質中。通過浸花法將TaGPAT6轉入野生型擬南芥，篩選出兩個表達量較高的TaGPAT6過表達純系進行耐逆相關研究。在高pH、堿性鹽(NaHCO3)和外源ABA處理下，TaG PA T6過表達系的根和葉片都表現(xiàn)出敏感的表型。同時，在高鹽處理下，TaG PA T6過表達系表現(xiàn)出對高鹽的敏感性。ABA通路的相關Marke

7、r基因qRT-PCR分析結果顯示，過表達株系的AtNCED3、AtMYB2及AtMYC2的表達量顯著低于野生型，而ABA通路中正調控基因AtABI4、AtABI5的表達量明顯較高。離子轉運體相關Marker基因qRT-PCR分析結果顯示，在正常條件下過表達系AtHKT1;1表達量顯著低于Co卜0。以上結果表明，TaGPAT6 OE系對堿脅迫的響應可能與ABA信號通路存在關系;TaGPAT6可能通過上調ABI4負調控HKT1;1從而在植物