大豆Na+-H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼cDNA的克隆及耐鹽轉(zhuǎn)基因百脈根和紫花苜蓿的獲得.pdf

1、土壤鹽漬化是抑制植物生長(zhǎng)、降低作物產(chǎn)量的主要因子之一。鹽對(duì)于植物的毒害作用主要是由于水分虧缺導(dǎo)致的滲透脅迫以及過量的Na+對(duì)重要生化過程的毒害。植物克服鹽脅迫的主要機(jī)制是Na+的外排和液泡區(qū)室化。質(zhì)膜Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白利用質(zhì)膜ATPase產(chǎn)生的跨膜質(zhì)子梯度將Na+排出細(xì)胞，減少Na+向葉片中的長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)運(yùn)而保護(hù)光合組織免受鹽的毒害。液泡膜Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白則利用液泡膜質(zhì)子泵(H+-ATPase和H+-PPase)產(chǎn)生的跨膜質(zhì)子

2、梯度將Na+區(qū)室化進(jìn)入液泡，不僅減輕了過多Na+的累積對(duì)細(xì)胞質(zhì)的毒害，而且可以利用NaCl作為溶質(zhì)維持滲透勢(shì)以驅(qū)動(dòng)水分進(jìn)入細(xì)胞。因此，膜定位的Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和質(zhì)子泵在植物耐鹽中發(fā)揮著重要作用。已有諸多研究表明，通過基因工程手段提高該類蛋白的表達(dá)量是提高植物耐鹽性的有效途徑之一。
　　 本研究首先從大豆(Glycine max L)中克隆到了液泡膜Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因(GmNHX1)的全長(zhǎng)cDNA。該cDNA

3、序列包括5’端非翻譯區(qū)464bp，編碼區(qū)1641bp，3’端非翻譯區(qū)486bp，共2591bp。推斷其編碼的蛋白共546個(gè)氨基酸，具有典型的液泡膜Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白特征，與已知功能的液泡膜Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AtNHX1、OsNHX1、AgNHX1具有較高的同源性，分別達(dá)75.8％、75.3％、78％。GmNHX1在大豆基因組中為單拷貝基因，其表達(dá)具有組織特異性，并能受到NaCl、KCl、LiCl、ABA以及脫水脅迫的上調(diào)；此

4、外，其在不同組織中的表達(dá)差異還與品種的耐鹽性有關(guān)，耐鹽品種GmNHX1的轉(zhuǎn)錄水平在葉片中低于，而在根系和下胚軸中均高于敏鹽品種。這些結(jié)果暗示著本研究中克隆的大豆GmNHX1基因與大豆的耐鹽性相關(guān)。
　　 在建立和優(yōu)化了兩種優(yōu)質(zhì)豆科牧草--百脈根和紫花苜蓿遺傳轉(zhuǎn)化體系的基礎(chǔ)上，通過根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法成功地進(jìn)行了擬南芥AVP1基因、大豆GmNHX1基因的過表達(dá)研究，不僅獲得了耐鹽性提高的T1代過表達(dá)AVP1的轉(zhuǎn)基因百脈根株系，也進(jìn)

5、一步證明了大豆GmNHX1在耐鹽性中的作用。而且，對(duì)過表達(dá)AVP1及過表達(dá)GmNHX1的百脈根進(jìn)行Na+、K+含量測(cè)定發(fā)現(xiàn)，與預(yù)期相反，兩種轉(zhuǎn)基因株系與對(duì)照相比，在鹽脅迫條件下均具有較低的Na+含量和較高的K+/Na+比率，顯示了百脈根中過表達(dá)擬南芥AVP1及大豆GmNHX1所導(dǎo)致的耐鹽性提高與減少轉(zhuǎn)基因植物中Na+的積累有密切關(guān)系。GmNHX1在紫花苜蓿中過表達(dá)，也有效提高了轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性。
　　 耐鹽性提高的轉(zhuǎn)基因豆科牧