【摘 要】
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蚕豆(Vicia faba L.)作为中国重要的食用豆类之一,不仅是植物蛋白源作物,而且具有生物固氮作用和较强的抗盐碱能力,是现代绿色可持续农业发展中不可或缺的作物。青海省土壤盐渍化分布广,程度不断加剧,是影响作物生产布局及产量稳定的主要环境因素之一。本研究为了筛选出具有优良耐盐特性的蚕豆种质资源及获得蚕豆抗盐的相关基因,以300份蚕豆种质资源为材料,通过相对发芽率及平均隶属函数划分耐盐等级等方法
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蚕豆(Vicia faba L.)作为中国重要的食用豆类之一,不仅是植物蛋白源作物,而且具有生物固氮作用和较强的抗盐碱能力,是现代绿色可持续农业发展中不可或缺的作物。青海省土壤盐渍化分布广,程度不断加剧,是影响作物生产布局及产量稳定的主要环境因素之一。本研究为了筛选出具有优良耐盐特性的蚕豆种质资源及获得蚕豆抗盐的相关基因,以300份蚕豆种质资源为材料,通过相对发芽率及平均隶属函数划分耐盐等级等方法,筛选评价耐盐蚕豆种质资源;以及通过RACE、生物信息学分析等途径,获得并分析蚕豆抗盐相关基因。旨在为培育耐盐品种提供优异的种质,及为研究蚕豆耐盐分子机制和利用蚕豆分子标记辅助选择育种技术定向高效选育耐盐蚕豆品种提供理论依据。主要研究结果如下:1.从300份蚕豆种质资源中初筛获得了31份相对耐盐的种质资源,将这31份种质资源通过不同指标综合分析划分为5个耐盐等级,分别为高耐、耐、中耐、弱耐和不耐。从31份种质资源筛出1份高耐盐的种质资源(H0000995)和6份耐盐的种质资源(Z4、H0000693、H0005040、2014-04、H0006682、H0006687)。对7份耐盐种质资源进行主要抗性生理指标的测定及分析,结果表明,蚕豆在100 m M Na Cl盐胁迫下,蚕豆叶片中的叶绿素含量、POD活性和SOD的活性相比于对照呈下降趋势,而丙二醛和脯氨酸的含量呈上升趋势。2.通过克隆技术,成功获得蚕豆抗盐基因VfNHX1和VfHKT1;1的cDNA全长序列。蚕豆抗盐基因VfNHX1和VfHKT1;1的cDNA全长序列分别为2024 bp和2255 bp。生物信息学分析显示,编码蚕豆VfNHX1和VfHKT1;1的蛋白均在细胞膜结构上,其中蚕豆VfNHX1蛋白位于液泡膜上,VfHKT1;1蛋白位于质膜上。两个蛋白的结构域分析显示,蚕豆VfNHX1有一个重要的结构域Na-H转运体,该结构域是植物响应离子胁迫中的重要组成部分;VfHKT1;1蛋白中含有Tr KH保守结构域,其为HKT家族特有的保守结构域。由以上结果可知蚕豆VfNHX1和VfHKT1;1基因都是蚕豆内与耐盐有关的转运结合蛋白。二级结构分析显示,这两个抗盐蛋白均以无规则卷曲和α螺旋为主,都编码与抗盐相关的蛋白,进化分析表明两者与蒺藜苜蓿的进化关系相近。3.通过实时荧光定量PCR技术,分析两个抗盐基因的组织特异性表达发现,这两个基因在蚕豆盐胁迫下的根和叶中具有明显的表达特异性,且发现VfNHX1基因在叶片中的表达高于根中的表达。分析蚕豆VfHKT1和VfNHX1;1基因在叶和根中的动态表达结果表明,随着盐胁迫处理时间延长,VfNHX1基因在叶片中的相对表达量表现为先上升后降落式的波动变化趋势,并且盐处理至12 h时,VfNHX1基因的相对表达量达到了最高值;而VfHKT1;1基因在叶片中的相对表达量随着盐胁迫时间增长而降低;VfHKT1;1基因在根中的相对表达量在盐胁迫1h后呈明显上调趋势,随着处理时间的延长,其表达量逐渐下调。
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