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脱水素(Dehydrin,DHN)属于胚胎发育晚期丰富蛋白第二家族(LEA-II),是脱水胁迫响应基因的主要一类。干旱,高盐和低温等非生物胁迫会导致植物体内出现脱水胁迫,诱导脱水素大量表达,从而保护蛋白质、核酸和细胞膜等。然而,植物体内不同类型的DHN蛋白在植物生长发育及抵抗非生物胁迫过程中发挥的功能存在较大差异。新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus),作为一种强抗逆沙漠植被,探究其抗逆分子机理将有助于我们改良农作物抗逆性,从而为提高作物产量与质量服务。在本课题组前期研究中,我们克隆获得了一个新疆沙冬青脱水素(AnDHN)基因。为了明确AnDHN基因在新疆沙冬青抵抗非生物胁迫中的功能,我们构建了AnDHN超表达载体,并将其转入拟南芥中;以AnDHN转基因拟南芥T3代纯合体为试验材料,进行多种非生物胁迫抗性分析,观察转基因拟南芥抗逆性,从而探究AnDHN基因在非生物胁迫中的功能。主要结果如下:1.本试验采用in-fusion连接方法构建了pCAMBIA1302-AnDHN-GFP重组质粒,并利用瞬时表达的方法,将含有重组质粒载体的农杆菌注入烟草叶片中;同时,以PAD62Marker作为对照,使用共聚焦显微镜对AnDHN蛋白进行亚细胞定位分析。结果表明PAD62 Marker仅分布在细胞膜上,其在其他细胞器均无分布;然而,新疆沙冬青AnDHN蛋白的分布与PAD62 Marker的分布极为相似,也主要分布在细胞膜上,这说明AnDHN蛋白可能在保护植物细胞膜过程中发挥重要作用。2.通过农杆菌花序浸染法,将构建好的pB7YWGII-AnDHN重组质粒过表达到拟南芥植株中,通过喷洒除草剂筛选获得T0代AnDHN转基因拟南芥植株;为了快速鉴定阳性转基因植株,在T1、T2及T3代植株中,除利用喷洒除草剂筛选外,我们还通过bar基因试纸条检测及以植物DNA为模板的PCR扩增检测方法进行阳性植株筛选,最终成功获得AnDHN转基因拟南芥T3代纯合体植株,为下一步研究AnDHN在植物抵抗非生物胁迫中的功能提供重要的试验材料。3.以AnDHN转基因拟南芥T3代纯合体株系D1、D2及D3种子为试验材料,分析高盐、低温及干旱胁迫处理下转基因株系萌发能力。结果表明:在正常条件下,AnDHN转基因与WT拟南芥的生长无明显差异;但在盐、干旱和低温胁迫下,AnDHN转基因与WT拟南芥相比表现更强的耐盐性、耐旱性和耐寒性。此外,在盐、干旱和低温胁迫下,AnDHN超表达能通过提高不同的抗氧化物质含量或酶活性来改善转基因植株的抗氧化活性。例如,在干旱胁迫下,AnDHN超表达能降低MDA含量,同时提高RWC、PRO与GSH含量及CAT与POD酶活性来提高转基因植株的抗氧化活性,从而改善转基因植株的抗旱性。此外,NBT和DAB染色结果也表明AnDHN超表达增强了转基因植株ROS清除能力。因此,这些结果说明AnDHN超表达显著提高了转基因植株在干旱、高盐及低温胁迫下的抗氧化活性,从而保护植物免受逆境胁迫危害。