论文部分内容阅读
干旱是引起土地荒漠化,农业减产最主要的自然灾害之一。植物在长期的进化过程中形成了多种抵御干旱的生理机制,其中分泌蜡质到植物表皮角质层,形成一层严密的保水层是最有效的抗旱机制之一,也是植物从水生进化到陆生过程中主要的保水机制。同时,植物表皮角质层的形成也与抵御病虫害入侵、发育过程中的器官融合密切相关。在角质层形成的过程中,拟南芥ATP结合转运蛋白G亚家族蛋白11（ATP-binding cassette transporter subfamily G11,ABCG11）负责将表皮细胞合成的脂类物质转运至表皮细胞外形成角质层,但其功能仅在少数角质层不发达的中生植物中被验证。在旱生植物中ABCG11蛋白的功能研究未见报道。扁果枸杞（Lycium barbarum Bianguo）是宁夏枸杞（Lycium barbarum L）的一个品种,其嫩枝叶可作为保健蔬菜和动物饲料,果实更具有优于其它宁夏枸杞品种的营养和药用价值。同时扁果枸杞也是一种表皮角质层极为发达的抗旱耐盐植物。本研究以扁果枸杞为材料,用逆转录PCR（Reverse transcription PCR,RT-PCR）和RACE法克隆得到了扁果枸杞表皮蜡质转运相关基因Lb ABCG11的c DNA序列,并对该序列进行了生物信息学分析,用实时荧光定量PCR（Real-time fluorescence quantitative PCR,q RT-PCR）法检测在渗透胁迫、盐处理、脱落酸ABA（Abscisic acid）、光照/黑暗处理下Lb ABCG11在叶、茎、根中的表达特征。结果如下:1.在80 mmol/L和160 mmol/L山梨醇渗透处理下,与对照相比,在180min内叶的平均失水率分别降低11%和8%,茎的平均失水率分别降低10%和5%;而在150min内叶的平均叶绿素浸出率分别降低12%和8%。表明渗透胁迫下,扁果枸杞能通过减少地上部表皮水分散失,降低表皮渗透性,提高保水能力抵御水分胁迫。2.扁果枸杞Lb ABCG11全长为2971bp,包括2130bp的开放阅读框（ORF）,555bp的5’非翻译区（5’UTR）,以及286bp的3’非翻译区（3’UTR）,其中包含29bp的poly（A）尾巴,编码710个氨基酸,推测其编码蛋白质的分子量79.39k D,等电点为8.42。该蛋白有6个跨膜区,一个位于N端的ABC转运蛋白类结构域,该结构域含三磷酸核苷水解酶的P环和一个长15bp ABC转运蛋白保守位点,C-端有一个2型ABC转运蛋白结构域。氨基酸序列多重比较表明,扁果枸杞Lb ABCG11与茄科植物番茄Sl ABCG11、辣椒Cb ABCG11的同源性分别为96%、92%,同源关系较近。3.扁果枸杞Lb ABCG11基因在叶、茎、根中均表达。在80 mmol/L山梨醇渗透处理下,叶中Lb ABCG11的转录丰度在36h处达到峰值,比对照增加174%;茎中在6h处达到峰值,比对照增加47%;而根中12h即达到峰值,比对照增加104%。在160 mmol/L山梨醇渗透处理下,叶中Lb ABCG11的转录丰度在12 h处达到峰值,比对照增加13%;茎中在6h处达到峰值,比对照增加120%;而根中3h即达到峰值,比对照增加119%。50 mmol/L和100 mmol/L Na Cl诱导扁果枸杞叶、茎、根中的Lb ABCG11基因表达量均上调,但叶和茎的表达量增幅是根的9倍以上;150 mmol/L、200 mmol/L、300 mmol/L Na Cl诱导叶和茎中的Lb ABCG11基因表达量上调,而根中的Lb ABCG11基因表达量下调。25μmol/L、50μmol/L和75μmol/L ABA处理下,叶Lb ABCG11转录丰度均在12h达到峰值,分别比对照增加388%、251%和33%,而茎在72h才达到峰值增幅远低于叶,根Lb ABCG11虽然能在75μmol/L ABA处理12h下表达量即上调226%,但也远低于叶。光照96h后叶中Lb ABCG11的转录丰度比对照增加6倍,而根中Lb ABCG11的转录丰度在持续光照96h后比对照下降90%;持续96h黑暗使叶中Lb ABCG11的转录丰度比对照下降80%,而根中转录丰度比对照增加20倍。可见,扁果枸杞Lb ABCG11基因可能通过ABA信号系统参与植物对渗透胁迫、盐胁迫等非生物逆境胁迫的响应。