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萝卜(Raphanussativus L.,2n=2x=18)是原产于我国的一种十字花科根菜类蔬菜,耐贮运且营养药用价值高,在世界范围内广泛种植。盐胁迫是农作物生产中的非生物胁迫之一,严重影响作物的品质和产量。萝卜肉质根为主要食用器官,不同萝卜基因型对盐害的敏感度不同,因此,如何提高萝卜、耐盐性成为萝卜遗传育种的重要课题。近年来,随着植物基因组序列信息的不断完善,利用全基因组分离鉴定基因家族已成为研究热点。阳离子质子逆向转运蛋白CPAs(Cation Proton Antiporters)家族参与一价阳离子的交换与运输,在植物适应环境胁迫、维持体内pH和离子动态平衡方面发挥重要作用。目前,多个物种中CPA家族基因已被分离鉴定,然而,萝卜中CPA家族基因的分子特征尚不清晰。此外,拟南芥等模式植物中CPA亚族NHX(Na+/H+Exchanger)基因家族已被验证在抵御盐胁迫方面发挥着重要作用,但萝卜中NHXs基因的生物学功能未得到有效验证。本研究在全基因组水平鉴定萝卜CPA家族基因,基于RNA-Seq数据分析萝卜CPA基因的表达特性,运用实时荧光定量PCR技术分析盐胁迫下NHX类基因的时空表达特性,并利用遗传转化在拟南芥中过表达萝卜RsNHX1(RsCPA31)和RsNHX2(RsCPA32)基因,验证其生物学功能。主要研究结果如下:1.基于萝卜基因组序列,共鉴定到60个含Na+/H+exchanger结构域的CPA候选基因,系统进化分析表明萝卜CPA基因可分为三类:9个NHX(Na+/H+Exchanger)基因、10 个KEA(K+Efflux Antiporter)基因以及 41 个 CHX(Cation/H+exchanger)基因,其中58个RsCPA基因(96.67%)被定位于萝卜染色体R1-R9上。基因结构分析表明RsNHX和RsKEA基因比RsCHX基因结构复杂。蛋白特征分析显示,RsCPA蛋白的分子量分布在25-126kDa范围内,平均不稳定系数为37.02(<40.00),表明多数RsCPA蛋白结构稳定。脂肪指数的预测表明RsCPA蛋白含有大量脂肪氨基酸,且均为疏水性蛋白。在萝卜CPA蛋白中预测到15个保守基序,其中motif5、motif6和motif 11高度保守,在CHX、KEA、NHX三个家族中均有分布。2.萝卜不同发育时期、不同组织部位的RNA-Seq数据分析表明,部分CPA家族基因表达具有明显的时空特异性。RT-qPCR结果表明,250 mM.L-1 NaCl胁迫处理后,CPA家族NHX类基因均有不同程度的上调表达,例如RsCPA13、RsCPA29、RsCPA31和RsCPA35均在盐处理24h时达到最高的相对表达水平,RsCPA21和RsCPA34在盐处理12h时达到最高的相对表达水平。NaCl处理96h后,NHX类基因的表达量均回到处理前的表达水平。研究结果表明NaCl胁迫诱导萝卜NHXs基因的表达。3.从萝卜‘NAU-XBC’中克隆了RsNHX1(RsCPA31)和RsNHX2(RsCPA32)基因,并构建了过表达载体pCAMBIA-RsNHX1和pCAMBIA-RsNHX2,通过农杆菌介导的浸花法侵染拟南芥植株,用含25 mg·L-1 Kan的1/2 MS培养基筛选出转基因阳性植株,PCR分子鉴定结果表明RsNHX1和RsNHX2基因已成功转入拟南芥。200mM·L-1 NaCl处理下,转基因株系耐盐性显著高于WT型拟南芥,初步证实过表达萝卜、RsNHX1和RsNHX2基因能够提高拟南芥的耐盐性。研究结果为深入解析萝卜RsNHX1和RsNHX2基因在盐胁迫调控网络中的生物学功能提供了理论基础。