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长叶红砂(Reaumuriatrigyna)是东阿拉善-西鄂尔多斯特有的强旱生泌盐盐生植物,对盐渍荒漠环境具有极强的适应性。转录组深度测序结果显示,该植物在盐胁迫条件下,抗氧化系统相关基因差异表达明显,对植物响应逆境胁迫具有积极作用。研究表明超氧化物歧化酶SOD和谷氧还蛋白GRX参与了植物逆境胁迫下的活性氧清除及蛋白质氧化还原状态的调节。本研究从长叶红砂中克隆了RtGRX和RtSOD基因,对其进行组织特异性分析及不同胁迫下表达特性分析,将该基因转入拟南芥,验证其在不同胁迫条件下的功能,为深入了解RtGRX及RtSOD基因在植物抵抗逆境胁迫过程中的调控功能奠定了基础。主要结果如下:1.依据转录组数据库信息扩增得到长叶红砂谷氧还蛋白基因,命名为RtGRX;长叶红砂超氧化物歧化酶基因,命名为RtSOD。RtGRX基因的开放阅读框大小为807bp,编码268个氨基酸,预测分子量66.98kDa,理论等电点5.17。RtSOD基因的开放阅读框大小为663bp,编码220个氨基酸,预测分子量55.90kDa理论等电点5.11。氨基酸序列比对分析显示,RtGRX属于GRX蛋白家族,RtSOD属于Cu/ZnSOD蛋白家族。系统进化树分析显示长叶红砂的RtGRX与番茄和美花烟草的GRX亲缘关系较近,而RtSOD与刚毛柽柳的SOD亲缘关系最近。2.组织特异性分析结果显示,RtGRX和RtSOD基因在长叶红砂根、茎、叶中均表达,且在茎中表达量显著高于根和叶。基因表达特性分析结果显示,采用400mM NaCl、4℃、PEG、H2O2、ABA等胁迫处理长叶红砂,RtGRX和RtSOD基因的表达量均上调;在不同浓度NaCl胁迫下,两基因均在400mM NaCl下表达量最高。3.构建RtGRX和RtSOD真核表达载体,将其转化到拟南芥中,结果发现:盐、干旱胁迫条件下转RtGRX和RtSOD基因拟南芥的生长状况(根长、鲜重、叶绿素含量)均优于野生型,抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)和脯氨酸含量较野生型显著升高,H2O2及MDA含量较野生型显著降低,说明以上两基因提高了转基因植株的抗氧化酶活性,减少了体内活性氧含量,减轻了膜损伤程度,从而提高了转基因植物在盐和干旱胁迫环境下的生长发育、光合作用以及抵抗氧化胁迫的能力,增强了转基因植株的耐受性。4.qPCR检测转基因拟南芥中响应逆境胁迫相关基因的表达量,如抗氧化系统相关基因AtSOD1、AtPOD1、AtAPX1、AtCAT1,脯氨酸合成关键基因AtP5CS1,离子转运蛋白基因AtSOS1,结果显示,转基因植株中以上基因的表达量均显著高于野生型,说明RtGRX和RtSOD基因在拟南芥中的超表达提高了转基因株系参与植物氧化平衡、渗透平衡以及离子平衡等方面的基因活性,进而提高其抗逆性。