轉(zhuǎn)基因水稻水通道蛋白TsPIP11基因的鹽脅迫應(yīng)答機制.pdf

1、干旱、鹽害等非生物脅迫通常導(dǎo)致植物失水，進而影響植物的生長發(fā)育。水分的高效率運輸是維持植物正常生長的重要條件，水分在植物體內(nèi)的運輸通常包括水通道蛋白的調(diào)控共質(zhì)體途徑及其介導(dǎo)水分的跨膜轉(zhuǎn)運。水通道蛋白是主要內(nèi)在蛋白超家族(MIPs)中的一員，廣泛存在于多種植物中。水通道蛋白不僅參與植物體內(nèi)的多種生物過程，同時在逆境脅迫響應(yīng)中有積極的調(diào)控作用。小鹽芥是一種生長于濱海鹽漬土中的典型鹽生植物，具有極強的耐鹽能力，本研究利用從小鹽芥中克隆的2個水

2、通道蛋白TsPIP1;1基因及TsTIP1;1基因分別轉(zhuǎn)化水稻模式植物，對鹽脅迫下水通道蛋白TsPIP1;1及TsTIP1;1基因在水稻中的生理與分子應(yīng)答機理進行了研究。
　　分析表明TsPIP1;1基因包含4個外顯子和3個內(nèi)含子，長為855bp，并翻譯編碼284個氨基酸。蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測分析表明TsPIP1;1具有6個跨膜螺旋結(jié)構(gòu)域，并且含有MIPs家族特有的兩個NPA結(jié)構(gòu)單元和兩親性分子孔道。RT-PCR研究表明:在轉(zhuǎn)基因水稻中T

3、sPIP1;1的表達不受鹽脅迫影響，表達量相對穩(wěn)定。
　　在鹽脅迫條件下，各項生理指標測試表明，轉(zhuǎn)TsPIP1;1基因水稻表現(xiàn)出較強的抗鹽性，受到鹽脅迫傷害程度明顯小于野生型。轉(zhuǎn)基因水稻維持了葉綠素含量的相對穩(wěn)定，增加了氣孔導(dǎo)度和胞間CO2的濃度，使體內(nèi)的光合速率維持在一個較高水平，增強了水分利用效率，增加了轉(zhuǎn)基因水稻的鮮量，提高了籽粒結(jié)實率。轉(zhuǎn)Ts IP1;1基因水稻滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖;脯氨酸）的含量顯著增加，滲透勢明顯降低

4、，相對含水量提高，細胞的持水力和保水力增強。鈉、鉀含量的測定及非損傷測試結(jié)果表明Ts PIP1;1基因在轉(zhuǎn)基因水稻過表達能維持體內(nèi)的鈉鉀平衡，增強耐鹽性。
　　石蠟組織切片結(jié)果顯示Ts IP1;1的過表達使株系OE-19的細胞排列較為整齊緊湊，膜結(jié)構(gòu)較為完整。同時，轉(zhuǎn)基因水稻中MDA含量的降低，也證明TsPIP1;1的過表達能夠減少鹽對細胞膜的損傷，保持細胞膜的完整性。
　　TsPIP1;1在轉(zhuǎn)基因株系OE-19中的過表達能

5、夠產(chǎn)生不同的鹽響應(yīng)機制，其表達模式與野生型有很大的差異，這些差異基因主要與生物過程及細胞成分有關(guān)，KEGG富集分析表明DEGs主要參與與光合作用相關(guān)的生物代謝過程。另外，株系OE-19中含有多個響應(yīng)水稻逆境脅迫差異表達的轉(zhuǎn)錄因子，蛋白激酶和功能蛋白。
　　轉(zhuǎn)TsTIP1;1與TsPIP1;1基因水稻的耐鹽性分析比較結(jié)果表明，轉(zhuǎn)TsTIP1;1基因水稻主要通過增強光合速率和水分利用效率，維持水稻的生長，提高耐鹽性。轉(zhuǎn)TsPIP1;1