佛甲草SlCXE和SlCYP72A基因的筛选及其耐盐功能的验证

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土壤盐渍化是制约植物地理分布和农作物产量的重要因素。作为一种优良的地被植物,佛甲草(Sedum lineare Thunb.)在盐胁迫下表现出较强的适应能力,然而其潜在的抗盐机理和关键的耐盐基因尚不清楚。本研究通过利用转录组测序技术筛选出两个候选基因Sl CYP72A(Cytochrome P450s 72A,CYP72A)和Sl CXE(Carboxylesterase,CXE),并将其转入拟南芥中进行耐盐功能的验证分析。首先,本研究在形态学水平上观察了不同浓度Na Cl处理后的佛甲草根、叶和侧枝的变化特征,确定了转录组样品的盐处理浓度。进而通过Illumina测序技术对盐处理的叶和根样品进行了转录组测序,并由此鉴定了78,407个转录本和584个差异表达基因。基于生物学功能分类,佛甲草中的差异表达基因被认为与氧化应激防御反应、植物激素调节以及转录调控等过程相关。其次,本研究利用实时定量技术验证了14个差异表达基因。其中,在盐处理的佛甲草根组织中,Sl CYP72A及Sl CXE基因的表达量水平显著上升。通过对植物CXE家族和CYP72A亚家族的生物学功能分析,我们发现鲜少有研究报道其在植物耐盐方面的贡献。最后,为了进一步研究Sl CYP72A及Sl CXE基因在植物耐盐方面的生物学功能,本论文利用农杆菌介导的转基因技术,将两个候选基因转入模式植物拟南芥中进行了功能验证。结果表明:在150 m M Na Cl处理下,35S:Sl CXE转基因拟南芥比Sl CYP72A转基因拟南芥表现出更显著的耐盐性,其具体表现为与野生型植物相比,35S:Sl CXE植株的种子发芽率更高,幼苗的初生根更长及植株长势更强壮。总之,本研究不仅为理解佛甲草的盐适应机制奠定了基础,同时佛甲草中的两个候选基因,Sl CYP72A和Sl CXE为人们通过转基因技术开发各类耐盐性作物提供了宝贵的基因资源。
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