蒺藜苜蓿MtRVE7和HSR在盐胁迫中的功能研究

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盐胁迫是影响植物生长发育的最为重要的非生物胁迫之一,它也会造成农作物减产。不同种类的植物对盐的耐受性不同,耐盐植物具有很高的抗盐性,其在含盐量高的土壤中也会正常生长。紫花苜蓿(Medicagosativa)是一种优质的牧草,属于豆科植物,它有明显的生态效益,而且其固氮能力强、适口性好,有较高的饲用价值,在畜牧业生产中具有广泛应用。但是紫花苜蓿只能适应中低浓度的盐碱胁迫,高浓度的盐碱胁迫会对紫花苜蓿产生严重的损害,所以加强对耐盐苜蓿品种的选育,是当前需要解决的重要问题。紫花苜蓿是同源四倍体植物,对其耐盐机理的研究较困难,而蒺藜苜蓿是二倍体植物,有基因组小,生长周期短等特点,成为研究的模式植物。因此,我们可以通过研究蒺藜苜蓿对盐胁迫的响应进而揭示紫花苜蓿的耐盐机制,加快苜蓿耐盐的研究进程。本论文主要包括两部分,在第一部分中,我们通过正向遗传学的手段筛选到一个对盐表现出敏感表型的蒺藜苜蓿突变体株系。通过系统进化分析发现,该基因与拟南芥AtR VE7相近,因此我们将该基因命名为MtRVE7。该突变体是Tnt1插入到蒺藜苜蓿MtRVE7基因导致的。亚细胞定位显示,MtRVE7主要在细胞核中表达。组织表达模式分析发现MtRVE7在叶片中的表达量最高。为了确定MtRVE7的抗盐性,我们将该基因在蒺藜苜蓿野生型背景下过表达,目前得到了35S:MtR VE7转基因株系T0代,之后会进行盐处理进而观察表型。与野生型相比,mtrve7突变体叶片中丙二醛的含量升高而35S:MtRVE7-6过表达株系中丙二醛的含量降低,同时,mtrve7突变体叶片中叶绿素的含量较野生型降低。NBT染色结果表明,mtrve7突变体的NBT染色比野生型深,35S:MtRVE7-6过表达株系的NBT染色比野生型浅。结合上述ROS有关数据,我们推测MtRVE7有可能参与到ROS通路,我们下一步将探究MtRVE7在紫花苜蓿耐盐性中的可能作用。在第二部分中,我们以蒺藜苜蓿野生型(R108)为材料分别在盐、碱胁迫条件下处理,通过转录组测序,构建了 lncRNA文库,获得了大量盐碱胁迫响应的差异表达基因和lncRNA。我们对差异响应基因进行了 KEGG pathway分析,发现富集因子最高的通路是光合作用天线蛋白合成通路。首先我们分析了其中一个 lncRNA,HSR(High Salinity Resistance),它的预测靶基因为光合天线蛋白,是LHCB家族成员,系统进化分析发现,其在拟南芥中的同源基因为AtLHCB1,所以我们把这个靶基因命名为MtLHCB1.3。我们通过反向遗传学筛选获得了两个hsr突变体,qRT-PCR分析表明突变体中靶基因MtLHCB1.3的表达量上调。荧光实验显示,HSR对靶基因MtLHCB1.3具有转录抑制功能,HSR可能负调控靶基因MtLHCB1.3的表达。亚细胞定位分析发现这个靶基因MtLHCB1.3在叶绿体中表达。组织特异性分析发现靶基因MtLHCB1.3主要在叶片中表达。我们也筛选了靶基因MtLHCB1.3的两个突变体,mtlhcb1.3-1盐胁迫处理表现出耐受表型。hsr-1突变体中MDA含量较WT高,mtlhcb1.3-1突变体中MDA含量较WT低。下一步我们计划构建MsLHCB1.3RNAi载体转化紫花苜蓿,观察其盐胁迫处理的表型。
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