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铝胁迫下NO对大豆根系柠檬酸分泌的调控机制

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铝胁迫下NO对大豆根系柠檬酸分泌的调控机制

作者：侯俊杰河南师范大学

学位级别：硕士

酸性土壤(pH<5.0)中,铝胁迫是制约植物生长和农作物产量的主要限制因子。植物能够分泌有机酸(如柠檬酸、草酸、苹果酸)来缓解铝毒害。一氧化氮(NO)不仅参与了植物生长发育的调控,在逆境胁迫中也扮演着重要角色。实验室前期研究结果表明... 详细信息

酸性土壤(pH分泌有机酸(如柠檬酸、草酸、苹果酸)来缓解铝毒害。一氧化氮(NO)不仅参与了植物生长发育的调控,在逆境胁迫中也扮演着重要角色。实验室前期研究结果表明,NO参与了铝诱导的根系柠檬酸的分泌。但是,对于NO是如何调控柠檬酸分泌的机制还不清楚。本研究以大豆为实验材料,探究了铝胁迫下柠檬酸代谢途径和柠檬酸转运两个方面与根系柠檬酸分泌的关系,并进一步研究了铝胁迫下NO对柠檬酸代谢途径和柠檬酸转运的调节作用。主要结果如下:1、铝胁迫下大豆根系柠檬酸分泌模式结果显示,随着铝浓度(0、10、25、50、100μM)的增加和处理时间(0、3、6、9、12、24 h)的延长根系柠檬酸分泌量逐渐增加;根尖分段(0-5、5-10、10-15、15-20 mm)结果显示,铝胁迫下柠檬酸分泌主要集中在根尖0-5 mm区域。说明铝胁迫诱导了根系柠檬酸的分泌。2、铝胁迫处理增强了根尖柠檬酸合成酶(CS)活性,抑制了顺乌头酸酶(ACO)的活性;qRT-PCR结果显示,铝胁迫处理增强了CS和ACO基因表达水平。铝胁迫下运用CS抑制剂(Sur)处理显著降低了根系柠檬酸的分泌量,而运用ACO抑制剂(FCA)处理则显著增强了根系柠檬酸的分泌量。说明柠檬酸代谢途径参与了铝诱导的柠檬酸分泌。3、铝胁迫处理增强了根尖质膜H-ATPase活性和基因表达水平。铝胁迫下运用质膜H-ATPase激活剂(Fus)处理增强了酶活性和根系柠檬酸的分泌量,而用质膜H-ATPase抑制剂(Va)处理后,质膜H-ATPase的酶活性降低,大豆根系柠檬酸的分泌量减少。说明质膜H-ATPase参与了铝诱导的柠檬酸分泌。4、利用生物信息学手段,从大豆117个MATE基因中筛选出了2个铝胁迫响应的柠檬酸转运子候选基因MATE13(Glyma.02G181800.1)和MATE47(Glyma.09G102800.1)。qRT-PCR分析结果显示,铝胁迫处理主要增强了根中MATE13和MATE47的表达水平。亚细胞定位显示MATE13和MATE47位于细胞膜上。在爪蟾卵母细胞中表达MATE13和MATE47并微注射C标记的柠檬酸发现,MATE13和MATE47可以介导柠檬酸的转运。说明MATE13和MATE47是2个铝诱导的柠檬酸转运子基因。5、铝胁迫处理增强了根尖NO的产生和根系柠檬酸的分泌,外源NO处理则进一步增加了铝诱导的根系柠檬酸的分泌,NO清除剂处理则抑制了铝诱导的根系柠檬酸的分泌,表明NO介导了铝诱导的大豆根系柠檬酸的分泌。另外,铝胁迫下,外源NO处理可降低根尖铝的积累,NO清除剂处理则增加了根尖铝的积累。6、铝胁迫下,外源NO处理增加了CS和质膜H-ATPase活性,降低了ACO活性;NO清除剂处理则抑制了CS和质膜H-ATPase活性,增加了ACO活性。qRT-PCR结果显示,NO增强了CS和质膜H-ATPase基因表达,而对ACO基因表达则无显著影响。另外,铝胁迫下NO正调了MATE13和MATE47的基因表达。说明铝胁迫下NO调节了柠檬酸代谢途径和柠檬酸转运途径。综上所述,铝胁迫下NO通过正调根尖柠檬酸的合成量(增强CS活性和抑制ACO活性)以及活化柠檬酸的转运途径(质膜H-ATPase和柠檬酸转运子)增强了大豆根系柠檬酸的分泌,从而提高了大豆对铝毒的耐受性。

关键词：铝胁迫一氧化氮柠檬酸分泌柠檬酸代谢质膜H+-ATPase 柠檬酸转运子

GmMATE13在铝诱导大豆根系柠檬酸分泌中的作用分析

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GmMATE13在铝诱导大豆根系柠檬酸分泌中的作用分析

作者：龚莉吉林大学

学位级别：硕士

铝毒是酸性土壤上限制作物产量的主要因素之一,大豆作为全球重要的经济作物被广泛种植,因此对大豆耐铝机制的研究显得非常重要。实验室前期已经对大豆分泌柠檬酸抗铝分子机制进行研究,研究了大豆编码柠檬酸转运体的3个基因(MATE家族),... 详细信息

铝毒是酸性土壤上限制作物产量的主要因素之一,大豆作为全球重要的经济作物被广泛种植,因此对大豆耐铝机制的研究显得非常重要。实验室前期已经对大豆分泌柠檬酸抗铝分子机制进行研究,研究了大豆编码柠檬酸转运体的3个基因(MATE家族),分别为GmMATE75、GmMATE79、GmMATE87,这3个基因均不为铝专一性诱导,也并不主要表达于根尖,因此有必要进一步挖掘高效专一性柠檬酸转运体。基于前期工作及生物信息学分析,本研究针对编码柠檬酸转运体的另一基因GmMATE13进行研究,主要的实验结果如下:***13在铝诱导大豆根系柠檬酸分泌中的作用(1)GmMAET13含有12个跨膜结构域,与GmMATE79、GmMATE87、GmMATE47、GmMATE75同源度分别为50.36%、56.19%、51.75%、49.64%,与GmMATE58的同源度达到94.81%,与其他物种柠檬酸转运体如EcMATE3,ZmMATE1,ZmMATE2的亲缘关系也较近。(2)GmMATE13转录表达模式分析:24小时铝处理下,在铝敏感大豆品种吉育62中GmMATE13的表达随铝处理时间而提高,在耐铝大豆品种吉育70中,GmMATE13的表达量在8h达到最高,之后呈下降趋势;组织表达表明GmMATE13根尖和根基均有表达,根基(2-3cm)的表达高于根尖(0-1 cm);铝处理提高GmMATE13基因表达量,La、Cd处理抑制GmMATE13表达,对缺铁不响应。(3)GmMATE13-GFP瞬时表达载体转化拟南芥原生质体,激光共聚焦显微镜观察发现GmMATE13定位细胞质膜上。(4)以35S为启动子,将GmMATE13过表达在大豆发根(GmMATE13-OE)中,经Luciferase和转录表达检测,确认表达量略有提高的情况下,铝处理后可提高柠檬酸的分泌速率,但相比于WT(K599诱导)的大豆发根,GmMATE13-OE根尖铝含量并未降低;以35S为启动子,将GmMATE13过表达在拟南芥Col4中,铝处理下观察表型,在50μM及以上铝浓度时,与Col4相比,GmMATE13-OE株系对铝更敏感,在25μM AlCl处理条件下,表现出提高抗铝性。(5)通过双荧光素酶报告基因发现GmSTOP1a与GmMATE13存在相互作用,GmSTOP1a可能对GmMATE13有调控作用。***13的转录表达差异分析(1)收集四个地区包括内蒙古凉城、吉林长春、湖南长沙、温州丽水等土壤,其交换性铝、铁及pH值表现出较大差异,种植耐铝大豆品种吉育70,比较分析GmMATE13转录表达,发现GmMATE13主要表达于根部,在茎和叶中表达量低,GmMATE13的转录表达可能受铝胁迫或铁供应的影响,可能还受到其他土壤因子的影响。(2)收集30个大豆品种,比较分析铝胁迫下GmMATE13的转录表达与铝含量没有显著相关性。总体而言,GmMATE13是大豆的柠檬酸转运体基因,受GmSTOP1a的调控,且在铝胁迫下负责部分柠檬酸的分泌,其调控机制及其在抗铝机制中的功能仍需进一步的分析。

关键词：柠檬酸转运体转录因子柠檬酸分泌铝毒大豆

酵母Sacchatomycopsis lipolytica的柠檬酸和异柠檬酸分泌

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江苏食品与发酵 1980年第1期 31-38页

作者： Tr’eton B.Le Dall M—T. Heslot,H. 徐定邦李文通

我们研究了一株Saccharomycopsis lipolytica生长于正构石腊、葡萄糖或甘油时的柠檬酸和异柠檬酸的分泌。在正构石腊中,这些酸以67∶33的比例分泌,而在葡萄糖或甘油中以92∶8的比例分泌。然而,对所有所应用的碳源,异柠檬酸在细胞库内的... 详细信息

我们研究了一株Saccharomycopsis lipolytica生长于正构石腊、葡萄糖或甘油时的柠檬酸和异柠檬酸的分泌。在正构石腊中,这些酸以67∶33的比例分泌,而在葡萄糖或甘油中以92∶8的比例分泌。然而,对所有所应用的碳源,异柠檬酸在细胞库内的相对量都保持在10%以下。以葡萄糖或甘油为碳源时,柠檬酸和异柠檬酸的同化受阻,而以正构石腊为碳源时不受阻。柠檬酸阻止异柠檬酸同化,这些选择性同化和/或吸收现象可以解释所观察到的在不同碳源上柠檬酸和异柠檬酸分泌比例的差异。

关键词：异柠檬酸百分数细胞库葡萄糖石腊甘油右旋糖己糖多元醇 Sacchatomycopsis lipolytica 柠檬酸分泌酵母

菜用大豆在铝诱导下的柠檬酸分泌及铝积累特性

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华南农业大学学报 2001年第4期22卷 19-21页

作者：黄鹤年海华南农业大学理学院广东广州510642 华南农业大学农学系广东广州510642

以 2个耐酸铝不同的菜用大豆品种为材料 ,研究了不同苗龄大豆在铝诱导下的有机酸分泌及根部铝积累特性 .结果表明 ,耐酸铝大豆品种的 15d幼苗明显比敏感品种分泌更多的柠檬酸 ,但 10和 2 0d的幼苗分泌的有机酸却少于敏感品种 .5d的大豆... 详细信息

以 2个耐酸铝不同的菜用大豆品种为材料 ,研究了不同苗龄大豆在铝诱导下的有机酸分泌及根部铝积累特性 .结果表明 ,耐酸铝大豆品种的 15d幼苗明显比敏感品种分泌更多的柠檬酸 ,但 10和 2 0d的幼苗分泌的有机酸却少于敏感品种 .5d的大豆幼苗在 15 μmol/L铝处理下 ,耐性品种根尖铝含量明显低于敏感品种 ,但在 5 0 μmol/L铝处理下 2 0d苗龄的大豆耐性品种的主根根尖明显比敏感品种积累更多的铝 .这些结果表明品种间铝诱导的柠檬酸分泌和铝积累模式存在差异 ,因此。

关键词：菜用大豆耐酸铝性柠檬酸分泌铝积累特性品种差异耐性机理铝毒

水杨酸对铝诱导的决明子（Cassia tora L.）柠檬酸的分泌及氧化胁迫的调节作用

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水杨酸对铝诱导的决明子（Cassia tora L.）柠檬酸的分泌及氧化胁...

作者：汪瑾南京农业大学

学位级别：硕士

Cassia tora L.是一种耐铝植物，铝处理后能从根系专一性地分泌大量的柠檬酸。本文研究了Al诱导C. tora柠檬酸的分泌及SA对铝毒害的缓解作用。结果表明：Al处理明显抑制根的生长，20 μmol／L Al处理12h对C. tora根生长的抑制达52.4％... 详细信息

Cassia tora L.是一种耐铝植物，铝处理后能从根系专一性地分泌大量的柠檬酸。本文研究了Al诱导C. tora柠檬酸的分泌及SA对铝毒害的缓解作用。结果表明：Al处理明显抑制根的生长，20 μmol／L Al处理12h对C. tora根生长的抑制达52.4％。为了搞清Al诱导C. tora根系柠檬酸分泌的生化与生理基础，我们测定了与柠檬酸代谢直接有关的几个酶的活性。结果显示，介质中50 μmol／L Al能显著提高根尖柠檬酸合酶(citrate synthase，CS)的活性，同时伴随着柠檬酸含量的升高。此外，50 μmol／L Al处理导致顺乌头酸酶(aconitase，Aco)活性降低。因此，Al诱导柠檬酸的分泌可能是上述两种关键酶活性改变的结果。外源1-10 μmol／L SA对Al毒害有调节作用，而且具有浓度效应。5μmol／L外源SA使20μmol／L Al诱导的柠檬酸分泌增加1.76倍。但当SA浓度增加到20μmol／L以上时，反而对柠檬酸的分泌产生抑制作用。由于SA增加Al诱导的柠檬酸的分泌，因此明显降低了根尖内Al的含量，改善了铝对根生长的抑制，表明SA可以通过增加柠檬酸的分泌来提高C. tora对铝的抗性。但5 μmol／L SA对根尖内CS和Aco活性并无显著影响，说明SA增加铝诱导的柠檬酸的分泌可能不是通过柠檬酸生物合成能力的提高或抑制其降解途径而实现的。值得注意的是10-50 μmol／LAl处理能显著提高了C. tora根尖内源SA的含量。铝处理提高了C. tora根尖内O、HO、MDA的含量，增加质膜透性，诱导氧化胁迫。介质中加入5μmol／L SA能显著降低铝诱导O、HO、和MDA水平的提高，使质膜透性明显减小，但对自由基清除酶SOD、CAT、APX活性没有影响。上述结果表明，SA缓解Al诱导的氧化胁迫并不是通过激活抗氧化防御系统来实现的。 SA缓解C. tora铝毒害的可能机制：增加柠檬酸的分泌，降低根尖细胞内Al的含量，减轻铝诱导的氧化损伤，从而增强C. tora对铝毒的抗性。

关键词： Al Cassia tora L. SA 柠檬酸分泌氧化胁迫

Gm4CL2基因对拟南芥和紫花苜蓿耐铝性的影响

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草业学报 2022年第10期31卷 122-134页

作者：林涛张立娇韩蓉蓉玉永雄蒋曹德西南大学动物科学技术学院重庆市草食动物资源保护与利用工程研究中心重庆400715 广安市饲料工业管理站四川广安638000

4CL(4-coumarate:coenzyme A ligase)是木质素合成途径关键酶,已被证明在生物和非生物胁迫、机械损伤抗性等生物过程中具有重要作用,但与柠檬酸分泌相关的耐铝功能还没有报道。本研究选择丹波黑大豆Gm4CL2,利用RT-PCR技术克隆其全长编... 详细信息

4CL(4-coumarate:coenzyme A ligase)是木质素合成途径关键酶,已被证明在生物和非生物胁迫、机械损伤抗性等生物过程中具有重要作用,但与柠檬酸分泌相关的耐铝功能还没有报道。本研究选择丹波黑大豆Gm4CL2,利用RT-PCR技术克隆其全长编码序列,蛋白质序列多重序列比对和进化树分析不同物种间的亲缘关系,农杆菌介导浸花法和叶盘法分别遗传转化拟南芥和紫花苜蓿,qRT-PCR技术检测基因的表达水平。序列分析结果发现,Gm4CL2全长编码序列为1668 bp,该基因编码555个氨基酸,为双子叶植物Ⅰ类4CL。Real-time PCR结果显示,50μmol·L^(-1) AlCl_(3)(pH 4.5)特异诱导Gm4CL2在丹波黑大豆幼苗0~2 cm的根尖组织表达;过表达Gm4CL2拟南芥,在铝处理条件下其根尖AtMATE、AtSTAR1和AtSTAR2表达量显著上调(P柠檬酸分泌量显著高于野生型,根尖伊文思蓝和铬天青S染色以及Al^(3+)、ROS、MDA含量显著低于野生型(P柠檬酸分泌量和生物量显著高于野生型,根尖Al^(3+)含量、伊文思蓝染色显著低于野生型(P酸、阿魏酸比野生型显著降低(P酸含量显著升高(P柠檬酸分泌提高拟南芥和紫花苜蓿的耐铝性。

关键词： Gm4CL2 耐铝性柠檬酸分泌拟南芥紫花苜蓿

骨中柠檬酸的产生以及对成骨细胞分化作用的研究

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骨中柠檬酸的产生以及对成骨细胞分化作用的研究

作者：代怀谦南方医科大学

学位级别：硕士

柠檬酸是生物体内广泛存在的代谢物,主要来自于三羧酸循环途径。有研究表明,骨骼中柠檬酸占全身柠檬酸总量的70%,是身体最大的柠檬酸库。柠檬酸在骨中连接磷灰石纳米晶体和胶原,具有提高骨强度与抗骨折能力的作用。因此,柠檬酸的存在对... 详细信息

柠檬酸是生物体内广泛存在的代谢物,主要来自于三羧酸循环途径。有研究表明,骨骼中柠檬酸占全身柠檬酸总量的70%,是身体最大的柠檬酸库。柠檬酸在骨中连接磷灰石纳米晶体和胶原,具有提高骨强度与抗骨折能力的作用。因此,柠檬酸的存在对于骨来说至关重要,但是柠檬酸的来源却仍旧不明。有报道指出,前列腺具有独特的柠檬酸生成、分泌途径。位于前列腺上皮细胞的锌转运蛋白（ZIP1）从血浆中摄取大量的Zn+进入细胞,进而进入线粒体抑制顺乌头酸酶对柠檬酸的氧化作用。虽然同时抑制了草酰乙酸的生成,但是前列腺上皮细胞将大量的天冬氨酸转运到线粒体中,通过线粒体天冬氨酸转氨酶将天冬氨酸催化形成草酰乙酸,用来合成柠檬酸。大量积累的柠檬酸通过线粒体膜上的柠檬酸转运蛋白（CTP）进入胞浆中。Na+/K+-ATPase通过消耗ATP,将K+转运到胞浆中,同时向胞外排出Na+,在细胞膜两侧形成高K+浓度梯度。K+浓度依赖的柠檬酸转运蛋白1（KCiT1）利用K+浓度梯度将柠檬酸从胞浆中共转运至胞外,完成了前列腺上皮细胞柠檬酸的合成、转运过程。有文献指出,同时前期试验表明,成骨细胞可能是骨中柠檬酸的主要细胞来源,因此我们推测成骨细胞具有和前列腺上皮细胞柠檬酸生成、分泌相似的途径。目的:研究骨中柠檬酸的来源,以及柠檬酸生成、分泌的途径,和对成骨的作用。研究内容:在前列腺上皮细胞中,柠檬酸的生成、分泌途径发挥重要作用的蛋白有 ZIP1、CTP、Na+/K+-ATPase 以及柠檬酸合成酶（citrate synthase）等。在实验中我们用构建慢病毒,转染成骨诱导过程中的成骨前体细胞MC3T3-E1,分别干扰ZIP1、citrate synthase的表达;以及通过抑制剂1,3,5-均苯三甲酸和乌本苷分别抑制CTP和Na+/K+-ATPase的蛋白活性,观察柠檬酸含量的变化以及成骨分化和钙结节的情况。在成骨诱导的骨前体细胞MC3T3-E1细胞中加入柠檬酸,观察碱性磷酸酶染色以及钙结节情况。结果:结果显示慢病毒干扰诱导的MC3T3-E1后,相对于对照组,干扰组柠檬酸的含量发生降低,具有统计学差异,碱性磷酸酶染色和茜素红染色均出现减弱,成骨和钙结节减少;抑制剂加入诱导的MC3T3-E1后,相对于对照组,抑制剂组柠檬酸的含量发生降低,具有统计学差异,碱性磷酸酶染色和茜素红染色均出现减弱,成骨和钙结节减少。用CTP抑制剂1,3,5-均苯三甲酸处理成骨诱导MC3T3-E1细胞,western blot结果显示,随着成骨诱导的进行,非抑制剂组的runx2表达增加,而抑制剂组的runx2表达却没有明显变化。加入柠檬酸的骨前体细胞MC3T3-E1中碱性磷酸酶染色并没有明显变化,而钙结节则明显增加。说明ZIP1、CTP、Na+/K+-ATPase、citrate synthase在成骨细胞生成分泌柠檬酸过程中发挥重要作用,成骨细胞可能与前列腺上皮细胞在柠檬酸生成、分泌具有相似的途径。成骨细胞中柠檬酸对成骨分化并没有明显作用,而促进了钙结节的形成。

关键词：骨柠檬酸生成柠檬酸分泌成骨分化

丹波黑大豆GmMATE2基因的克隆及功能鉴定

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农业生物技术学报 2019年第7期27卷 1161-1170页

作者：胡俊刘卢生韩蓉蓉魏运民汪莹蒋曹德玉永雄西南大学动物科技学院

丹波黑大豆（Glycine max’Tamba’）是一种耐铝植物,其耐铝机制是根尖分泌柠檬酸络合铝离子。为了发掘其优异的耐铝基因资源,本研究以丹波黑大豆铝胁迫转录组数据为基础,利用反转录PCR（reverse transcription PCR, RT-PCR）克隆了1个... 详细信息

丹波黑大豆（Glycine max’Tamba’）是一种耐铝植物,其耐铝机制是根尖分泌柠檬酸络合铝离子。为了发掘其优异的耐铝基因资源,本研究以丹波黑大豆铝胁迫转录组数据为基础,利用反转录PCR（reverse transcription PCR, RT-PCR）克隆了1个编码丹波黑大豆柠檬酸通道蛋白基因,命名为GmMATE2（GenBank No. MF497433.1）。该基因的CDS序列长度为1 674 bp,预测编码557个氨基酸,分子量为60.38 kD,等电点为9.54。GmMATE2蛋白不稳定性指数为28.38,是稳定蛋白质。氨基酸序列分析表明,GmMATE2含有9个跨膜结构、1个Polysacc;ynt;结构域及2个多药及毒性复合物排出转运蛋白（multidrug and toxic compound extrusion, MATE）家族特有的MatE结构。进化树分析表明,GmMATE2与蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）、白车轴草（Trifolium repens）和鹰嘴豆（Cicer arietinum）的MATE蛋白亲缘关系较近。丹波黑大豆在铝胁迫（pH 4.5, 0.5 mmol/L CaCl2, 100μmol/L AlCl3）下,利用半定量RT-PCR分析表明,GmMATE2在根尖上调表达,24 h时表达量最高,根尖柠檬酸的分泌量随着时间的延长而增多,表明该基因参与铝胁迫反应。构建过表达载体pBI121-GmMATE2,利用农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导的叶盘法转化烟草（Nicotiana tabacum）,获得3株转基因烟草植株。对转基因烟草进行耐铝分析,在铝胁迫（pH 4.5, 0.5 mmol/L CaCl;, 50μmol/L AlCl3）下,qRT-PCR分析表明,在转基因烟草中GmMATE2上调表达;转基因烟草根尖柠檬酸分泌量是野生型的2.56～3.79倍;转基因烟草根相对伸长量是野生型的1.91～3.45倍;转基因烟草根尖铬天青S染色较野生型浅。上述结果表明,丹波黑大豆GmMATE2是柠檬酸通道蛋白基因,能提高转基因烟草柠檬酸分泌量及耐铝性。本研究为改良铝敏感植物的耐铝性提供了基因资源。

关键词： GmMATE2基因铝胁迫耐铝性转基因烟草柠檬酸分泌

丹波黑大豆GmDREPP基因的克隆与耐铝性

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浙江农业学报 2020年第6期32卷 941-952页

作者：王燚魏运民余世田韩蓉蓉颉永红刘卢生蒋曹德玉永雄西南大学动物科技学院重庆400715 重庆市高校草食动物工程中心重庆400715

发育调节质膜多肽(developmentally-regulated plasma membrane polypeptide,DREPP)是一类植物特异性蛋白,参与植物对生物和非生物胁迫的响应与调控。本研究以耐铝丹波黑大豆(Glycine max ***)为试验材料,克隆获得编码丹波黑大豆GmDREP... 详细信息

发育调节质膜多肽(developmentally-regulated plasma membrane polypeptide,DREPP)是一类植物特异性蛋白,参与植物对生物和非生物胁迫的响应与调控。本研究以耐铝丹波黑大豆(Glycine max ***)为试验材料,克隆获得编码丹波黑大豆GmDREPP蛋白基因的CDS序列,构建组成型过表达载体pCXSN-GmDREPP,成功遗传转化烟草(Nicotiana tabacum),并运用qRT-PCR定量技术研究GmDREPP基因在丹波黑大豆中的表达情况。结果表明,铝胁迫下GmDREPP在丹波黑大豆的根、茎、叶、子叶中均有表达,根中又以根尖的表达量最高;GmDREPP的根尖表达水平随Al3+浓度增加而上升,Al3+浓度高于50μmol·L-1后其表达量无显著变化。对转基因烟草阳性植株进行RT-PCR分析,选取3个表达水平较高的转基因株系(GmDREPP-2、GmDREPP-4、GmDREPP-5)进行耐铝性分析,结果表明:(1)50μmol·L-1 Al3+处理24 h后转基因烟草根的相对伸长量、NtALS3和NtMATE的表达量与柠檬酸分泌量均极显著(P<0.01)高于野生型;(2)与野生型相比,转基因植株根系过氧化物酶(peroxidase,POD)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性极显著(P<0.01)升高,而丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量较野生型极显著(P<0.01)降低;(3)伊文思蓝和苏木精染色结果显示,转基因烟草根尖颜色较野生型浅,说明受铝毒害减轻。通过在烟草中过表达GmDREPP基因的研究,证明该基因具有增强耐铝性的功能,可以为培育耐铝新品种提供基因资源。

关键词：发育调节质膜多肽基因(GmDREPP) 耐铝性柠檬酸分泌转基因