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土壤盐渍化是十分严重的农业问题。多数农作物的耐盐能力相对较低,因而培育耐盐能力相对提高的作物品种已成为植物分子育种工程的目标之一。分离与鉴定植物耐盐基因对耐盐育种起着十分重要的作用。植物的耐盐性是一个受多基因调控的数量遗传性状。近年来,人们更加重视结构基因产物(如运输蛋白、离子通道、溶质合成相关酶等)以及这些产物所起的调控作用。 植物基因组非常庞大,在遗传背景不很清楚的情况下,要从其中找出需要的目的基因实非易事。然而,随着近年来生物化学、酶学、分子生物学等学科的迅速进展,为目的基因的分离提供了有效手段。mRNA差别显示反转录PCR(mRNA differential display reverse transcription polymerase chain reaction)技术,简称DDRT-PCR,尤为引人注目。mRNA差别显示技术的建立为研究耐盐基因在不同组织、不同器官、不同环境条件以及不同发育时期的差异表达提供了可能,为植物耐盐分子机理研究提供了很多有价值的实验结果。目前这一研究技术也已广泛应用于抗性基因如抗旱、耐低温和抗病特性的分子机理研究中。 本研究以宝丰7228~r小麦幼苗叶片为材料,利用DDRT-PCR技术对正常条件下与盐胁迫条件下小麦叶片基因表达的差异进行分析,以期找到有价值的耐盐相关基因。从1.0%NaCl处理72h的小麦幼苗叶片提取纯化mRNA,经过锚定引物Oligo(dT)12GC反转录得到cDNA第一链,用10个碱基随机引物进行二次PCR扩增,经2.0%琼脂糖凝胶电泳检测到27条差异cDNA片段,包括12条诱导表达片段,4条增强片段和11条抑制表达片段。对11条差异较明显的cDNA片段西北大学学位论文进行了克隆。Northem印迹分析结果显示sR0)、sR03、SR口7片段存在明显的胁迫诱导表达特征,即盐胁迫条件下有杂交信号,而无盐胁迫时没有杂交信号。对SROI、SR03、SR07三个克隆进行了序列测定和同源性对比分析。 GenBa创k/BLAST检索发现,SRO!与己知基因或蛋白没有明显的同源性,推测为未知蛋白;SR口了与单粒麦属肌动蛋白的核昔酸序列一致性达到33%。肌动蛋白(act in)是真核生物细胞中普遍存在的一种重要蛋白质,构成细胞骨架中的微丝系统,肌动蛋白与肌球蛋白在植物细胞运动中担负重要作用。推测.外刃J对应基因的编码产物通过参与胞质运动使小麦细胞对盐胁迫做出防御性应答扣分刃7片段与植物水孔蛋白中质膜内在蛋白(PIPs)有87%的序列同源性。推测其对应基因的编码产物是一种水孔蛋白或水孔蛋白同源物,其表达是小麦适应盐胁迫的一种积极反应。 进一步对5斤口7片段的生物学信息分析表明,该基因片段含有一个561bp的开放阅读框,编码156个氨基酸残基,起始密码子和终止密码子分别位于55和613位核昔酸,5’端有54个非编码序列,3’端有165个非编码序列,由5万口7编码的蛋白质(SR07)的分子量大小约19639.65,等电点为7.745。跨膜分析表明该蛋白含有2个跨膜区分别位于10一15,25一35位氨基酸残基。此外,还预测了该编码蛋白磷酸化位点并进行了亲水性分析。 为了研究SR口7在植物耐盐性上的作用,根据3’和5’末端片段的序列信息设计SRo7的开放阅读框两侧的基因专一性引物SPI和SPZ,从而得到约56obP的产物,该产物经测序证实为SR07的完整编码序列。将SR07克隆到植物转化载体pCAMBIA中caMV35S启动子下游,构建表达载体pCAMBIA一sR07,利用根癌农杆菌(Agrobacterl’um tumefacien:)质粒介导的遗传转化系统转化烟草 (Nicotiana tabacum),经筛选后获得3个烟草转化系,分别命名为转化系I、转化系n和转化系m。转基因植株中SR07基因的PCR和Southern杂交结果表明该基因导入了烟草的基因组。 将3个转化系烟草分别用1.0%的NaCI处理24h后,Northem分析结果显示,在不同样品之间RNA量基本一致的条件下,非转基因烟草没有杂交带出现,而在三个转化系的植株中均出现一条杂交信号强弱不同的特异的杂交带,说明SR口7基因能够正确转录,而转录水平在不同个体之间存在差异,这种差异可能由基因沉默或因植株个体之间在生理活性方面的差异引起。 我们以烟草转化系H作为研究对象,用不同浓度的NaCI处理24h后,进行Northem分析。结果显示,SR07在烟草中的表达明显受到盐的诱导,和未处理相比,表达量明显增强。但是,当盐浓度过高时,表达量反到下降,这可能是由摘要于盐浓度过高,烟草的生长受到抑制或处于停止生长状态,以至于sR口7表达下降或停止。 以烟草转化系11作为研究对象,用1.0%的NaCI分别处理oh,6h,12h,24h,48h后,进行Northem分析。结果显示,在1 .0%的NaCI处理6h内,SR口7的表达就明显增高,至48h的表达未发生明显变化,说明SR口7的表达变化可能只是对盐胁迫的一种适应行为。 进一步研究了SR口7基因的表达在植物盐胁迫和干早胁迫中的作用。NaCI、PEG和甘露醇抗性试验结果表明,SR07基因转化株的抗盐性与对照株相比没有显著性差异(尸>0.05),而PEG和甘露醇抗性与对照株相比有显著性差异(尸<0.05),推测SR口7基因表达蛋白可能在植物水分调节方面有重要作用。