盐生草(Halogeton glomeratus)根系3个盐诱导表达基因的克隆及功能研究

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盐生草(Halogeton glomeratus)属于藜科(Chenopodiaceae),盐生草属,一年生草本荒漠盐生植物,广泛分布于我国干旱和半干旱区,其叶片高度肉质化,叶片叶肉细胞中具有中央大液泡,是富集盐分的重要部位。盐生草根系是最先感知盐胁迫的组织器官,其对盐分呈限制性吸收特性,根系中蕴含大量的盐胁迫响应基因。本课题组前期通过对盐生草根系进行转录组学和蛋白质组学测定分析,共鉴定到3个盐诱导表达基因Hg.41242、Hg.50329和Hg.49737。本实验从盐生草根系中克隆盐诱导表达基因Hg.41242、Hg.50329和Hg.49737的CDS序列,并使用网络在线软件,分析3个盐诱导表达基因编码的蛋白质理化性质和结构特征;构建亚细胞定位载体,进行烟草瞬时表达分析;构建植物过表达载体,并稳定遗传转化拟南芥,对收获的T0代拟南芥种子进行筛选鉴定;构建酵母表达载体,转化缺陷型酵母菌株,分析其在酵母异源表达系统中的Na+和K+吸收特性,以期为耐盐植物(作物)新品种的培育提供相关候选基因和理论依据。主要结论如下:1.从盐生草根系中克隆到基因Hg.41242、Hg.50329和Hg.49737的CDS序列,并用网络在线软件分别对其进行生物信息学分析,得出:3个基因的CDS序列长依次为690 bp、558 bp和732 bp,分别编码230个、186个和244个氨基酸,编码的蛋白均为碱性蛋白且无信号肽。2.构建亚细胞定位载体pBI121-e GFP-Hg.41242、pBI121-e GFP-Hg.50329和pBI121-e GFP-Hg.49737,用注射法瞬时转化烟草叶片,并观察绿色荧光分布情况,得出:基因Hg.41242主要在细胞核中表达;Hg.50329在细胞质和细胞膜中均有表达;Hg.49737主要在细胞膜或细胞壁中表达。3.构建植物过表达载体pBI121-GUS-Hg.41242、pBI121-GUS-Hg.50329和pBI121-GUS-Hg.49737,运用浸花法稳定转化野生型拟南芥,获得T0代种子,并对T0代种子进行Kan抗性筛选,得到抗性苗,对抗性苗进行PCR检测,最终共获得14株转基因植株。4.构建酵母表达载体pYES2-Hg.41242、pYES2-Hg.50329和pYES2-Hg.49737,运用醋酸锂转化法将携带目的基因的质粒转入Na+敏感型酵母菌株AXT3和K+缺陷型酵母菌株CY162,酵母生长情况分析表明:Hg.41242基因可能介导Na+的外排,Hg.50329和Hg.49737可能参与高盐浓度下酵母中Na+的正向转运;Hg.41242不参与酵母中K+的吸收,基因Hg.50329和Hg.49737参与酵母中K+的吸收。
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