利用擬南芥Na+-H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(AtNHX1)提高楊樹耐鹽性的研究.pdf

1、鹽脅迫是抑制植物生長(zhǎng)，導(dǎo)致減產(chǎn)的主要因素之一，并對(duì)世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展構(gòu)成較大威脅。為適應(yīng)鹽漬環(huán)境，植物可以通過把吸收過多的Na+排到細(xì)胞外，或者將其區(qū)隔化在液泡膜內(nèi)來降低胞質(zhì)內(nèi)的Na+.其中，Na+在液泡內(nèi)的區(qū)域化是通過植物液泡膜Na+/H+逆向運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白來實(shí)現(xiàn)的。過量表達(dá)液泡膜Na+/W逆向運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白基因顯著提高轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性已在多種植物中得到證實(shí)，說明過量表達(dá)該基因在植物的耐鹽性中起著重要的作用。
　　 楊樹是我國最重要的用材樹

2、種之一，大多數(shù)楊樹均屬非耐鹽品種，提高優(yōu)質(zhì)楊樹耐鹽性對(duì)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，過量表達(dá)Na+/H+逆向運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白基因提高轉(zhuǎn)基因植株耐鹽性的研究主要集中在草本和灌木中，而對(duì)喬木樹種的研究甚少.為提高優(yōu)質(zhì)用材林樹種歐美107楊的耐鹽性，本課題組采用根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，已經(jīng)成功將擬南芥Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（AtNHX1）轉(zhuǎn)入其中，并證實(shí)已獲得轉(zhuǎn)AtNHX1基因植株。本研究以歐美107楊非轉(zhuǎn)基因(WT)和轉(zhuǎn)AtNHX1基因植株(T

3、R)為材料，用NaCl、海水和土培加鹽對(duì)其進(jìn)行處理，分析鹽脅迫對(duì)2個(gè)株系生長(zhǎng)和生理的影響，試圖闡明轉(zhuǎn)AtNHX1基因楊樹的耐鹽機(jī)制，揭示AtNHX1基因在楊樹耐鹽中的作用；通過海水處理，探索轉(zhuǎn)基因植株的耐海水能力，闡明AtNHX1基因與樹木耐海水脅迫的關(guān)系，拓寬對(duì)轉(zhuǎn)基因植物耐鹽機(jī)理的了解.主要結(jié)果如下：
　　 1、經(jīng)PCR和RT-PCR對(duì)轉(zhuǎn)AtNHX1基因歐美107楊的檢測(cè)，證實(shí)AtNHX1基因已整合到歐美107楊基因組中，并進(jìn)

4、行了表達(dá)。
　　 2、用不同濃度NaC1（0、75和150 mmol·L-1）澆灌歐美107楊WT和TR幼苗30d，2個(gè)株系植株的生長(zhǎng)受到不同程度抑制。WT和TR植株生長(zhǎng)和生理指標(biāo)差異顯著，TR植株耐鹽性顯著高于WT植株。在75和150 mmol·L-1 NaCl處理下，TR比WT植株的苗高相對(duì)生長(zhǎng)率(RGRH)分別高46％和44%，直徑相對(duì)生長(zhǎng)率(RGRD)高36%的61%; TR比WT維持了更大的葉面積，積累了更多的干物質(zhì).

5、
　　 NaCl處理下，TR植株比WT植株具有更高的生長(zhǎng)速率和積累更多的干物質(zhì)主要是由于維持了更高的光合能力。在75和150 mmol·L-1 NaCl處理5d，TR比WT植株的Pn分別高22%和9%；而在75和150 mmol·L-1 NaCl處理30 d，TR比WT植株的Pn分別高13%和48%.氣孔限制是鹽脅迫下歐美107楊光合速率下降的主要因素.鹽處理導(dǎo)致2個(gè)株系的PSII最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)量

6、子產(chǎn)量（ΦpsⅡ）、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)和電子傳遞速率(ETR)均下降，而非光化學(xué)猝滅系數(shù)( NPQ)則有不同程度的提高.但是，在同等NaC1處理下，TR植株比WT植株維持了更高Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、ETR和較低的NPQ。課件，TR植株在鹽脅迫下能夠更好的保護(hù)光系統(tǒng)，使其具有較高的光系統(tǒng)活性和光能轉(zhuǎn)化效率，能將所吸收的光能有效地轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，提高光合電子傳遞速率，從而提高生物量，這在一定程度上提高了其抵御鹽脅迫的能力。
　

7、　 NaCI脅迫下，活性氧清除劑SOD、POD、CAT活性在TR植株葉片中受鹽誘導(dǎo)上調(diào)的幅度較大。NaCl處理30 d，WT植株中的這些參數(shù)則顯著低于對(duì)照。說明鹽脅迫下，TR植株比WT植株能更有效地清除H202。
　　 NaCl脅迫下，2個(gè)株系植株體內(nèi)離子含量存在較大差異?？偟恼f來，在75和150mmol·L-1 NaCl處理下，TR植株的根、莖和葉均比WT植株積累了更多的Na+.在同等NaC1處理下，TR植株對(duì)K+的吸收明顯

8、大于WT植株.例如，在150 mmol·L-1 NaCl處理下，TR植株根、莖和葉的K+含量比WT植株分別高32%、38%和35%。盡管TR植株較WT植株吸收了更多的Na+，但維持了更高的K+和K+/Na+比率，說明TR植株具有更高的耐鹽性，可能是由于對(duì)K+具有更好的吸收.
　　 3、用不同濃度的海水（0%、10%、20%和30%）澆灌WT和TR幼苗30 d，比較了二者的生長(zhǎng)指標(biāo)、光合參數(shù)和離子含量。2個(gè)株系植株的生長(zhǎng)受到不同程

9、度抑制，但二者的植株生長(zhǎng)和生理指標(biāo)存在顯著的差異。在同等海水處理下，TR植株比WT植株具有更高的生長(zhǎng)速率、總?cè)~面積、光合速率和FvlFm，并積累了更多的干物質(zhì).TR植株的組織中比WT植株的積累了更多的Na+和K+，TR植株耐海水能力顯著高于WT植株。在10%的海水處理下，TR植株的干重與對(duì)照相比并無顯著差異，在20%和30%的海水處理下，其干重分別下降了8%和22%.可見，10%～20%海水用于澆灌TR歐美107楊是可行的。盡管如此，海

10、水脅迫對(duì)TR植株個(gè)體發(fā)育的影響尚待進(jìn)一步的田間耐鹽試驗(yàn)研究.
　　 4、以不同濃度NaCI（O、75和150 mmol·L-1）澆灌土培盆栽的歐美107楊WT和TR幼苗30 d.低鹽處理下，WT植株生長(zhǎng)顯著受到抑制，隨鹽分強(qiáng)度加大，抑制作用增大，高鹽處理下其干重只有對(duì)照的50%；而TR植株在低鹽處理下干重與對(duì)照差異不顯著，高鹽處理時(shí)其干重為對(duì)照的74%.同等鹽度處理下，TR的干重顯著高于WT，且隨著鹽度升高，2個(gè)株系間植株千重差

11、異增大。鹽處理后，TR植株葉片葉綠素和類胡蘿卜素的含量均顯著高于WT，并能維持較高的R和Fv/Fm;雖然TR葉片和根系均較WT積累了更多的Na+，但同時(shí)也維持了更高的K+和K+/Na+比率，而且葉片對(duì)K+選擇性的運(yùn)輸明顯高于WT;同時(shí)，鹽脅迫下TR葉片MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率顯著低于WT。鹽對(duì)TR葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響較輕，在高鹽下仍保持了較好的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
　　 5、AtNHX1的導(dǎo)入能夠顯著提高轉(zhuǎn)基因歐美107楊的耐鹽性.耐鹽