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盐地碱蓬是一种真盐生植物,可耐受高达.500mmol/L的盐胁迫,叶高度肉质化可能是碱蓬获得耐盐能力的最有效途径,SsNHXl基因是从盐地碱蓬中的克隆所得,它编码一个液泡膜Na<+>/H<+>逆向转运蛋白,主要负责Na<+>的区隔化。植物的耐盐往往要求地上部分保持低Na<+>、高K<+>的状态,维持细胞质内低Na<+>状态最直接的方法是将Na<+>区隔到液泡中,液泡膜Na<+>/H<+>逆向转运蛋白在Na<+>区隔化进入液泡过程中起着重要的作用。Na<+>区隔化对植物耐盐至关重要,在多种植物中过量表达液泡膜Na<+>/H<+>逆向转运蛋白都明显提高了植物的耐盐性。
本实验利用农杆菌介导的叶盘转化法将35S-SsNHXl基因导入杨树,在含100mg/L的卡那霉素的培养基上筛选获得了转基因植株,PCR扩增和Northern杂交分析表明,SsNHXl已经在杨树基因组中整合并表达。
SsNHXl在杨树中的表达提高了杨树的耐盐性。所有的转基因植株及野生型植株用不同的NaCl溶液(0-200 mmol/L)处理,研究结果如下:
1.在高盐浓度(200mmol/L NaCl)胁迫下,转SsNHXl基因杨树叶片中Na<+>含量较低,K<+>含量较高,其细胞质中保持较高的K<+>/Na<+>比值,高于野生型植株81%。200mmol/LNaCl胁迫处理下,野生型植株生长受到严重抑制而转基因植株生长正常。表明外源SsNHXl基因导入杨树后,通过改善细胞中Na<+>区隔化功能,提高了杨树的耐盐性。
2.在200 mmol/L NaCl胁迫处理后,野生型植株和转基因植株的净光合速率(Pn)与非盐处理条件下相比均有所下降;但转基因植株的光合速率高出野生型植株108.7%。
3.在盐胁迫处理下,转基因杨树叶片的相对含水量、干重及脯氨酸含量均高于野生型植株,其相对含水量和干重分别高于野生型植株20.4%和12.2%;脯氨酸含量高出69.2%.。在200mmol/L NaCl胁迫处理下,转基因杨树叶片中MDA.含量比野生型植株低61.8%。进一步证明了利用Na<+>区隔化至液泡这一单一性状可明显改善植物的耐盐性。
总之,盐胁迫下转基因植株可能利用Na<+>区隔化进入液泡中,降低了细胞质中Na<+>含量,维持较高的K<+>含量。从而保持较高的K<+>/Na<+>比,积累更多的渗透调节物质,减轻了Na<+>对膜的损伤,因而导入SsNHXl提高了转基因杨树的耐盐能力。