轉基因水稻水通道蛋白TsPIP11基因的鹽脅迫應答機制.pdf

1、干旱、鹽害等非生物脅迫通常導致植物失水，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，水分在植物體內的運輸通常包括水通道蛋白的調控共質體途徑及其介導水分的跨膜轉運。水通道蛋白是主要內在蛋白超家族(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的多種生物過程，同時在逆境脅迫響應中有積極的調控作用。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個內含子，長為855bp，并翻譯編碼284個氨基酸。蛋白結構預測分析表明TsPIP1;1具有6個跨膜螺旋結構域，并且含有MIPs家族特有的兩個NPA結構單元和兩親性分子孔道。RT-PCR研究表明:在轉基因水稻中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。轉基因水稻維持了葉綠素含量的相對穩(wěn)定，增加了氣孔導度和胞間CO2的濃度，使體內的光合速率維持在一個較高水平，增強了水分利用效率，增加了轉基因水稻的鮮量，提高了籽粒結實率。轉Ts IP1;1基因水稻滲透調節(jié)物質（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果表明Ts PIP1;1基因在轉基因水稻過表達能維持體內的鈉鉀平衡，增強耐鹽性。
　　石蠟組織切片結果顯示Ts IP1;1的過表達使株系OE-19的細胞排列較為整齊緊湊，膜結構較為完整。同時，轉基因水稻中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在轉基因株系OE-19中的過表達能

5、夠產(chǎn)生不同的鹽響應機制，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，KEGG富集分析表明DEGs主要參與與光合作用相關的生物代謝過程。另外，株系OE-19中含有多個響應水稻逆境脅迫差異表達的轉錄因子，蛋白激酶和功能蛋白。
　　轉TsTIP1;1與TsPIP1;1基因水稻的耐鹽性分析比較結果表明，轉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TsPIP1;1