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转GsCLC-b1和gsclc-c2基因拟南芥耐氯/盐性分析

转GsCLC-b1和GsCLC-c2基因拟南芥耐氯/盐性分析

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作者：刘烽南京农业大学

学位级别：硕士

野生大豆(Glycine soja Sieb.et Zucc.)是豆科(Leguminosae sp.)大豆属的一年生草本植物。由于其耐盐性强,分布广泛,因此是研究植物耐盐分子机制的良好材料。本文以野生大豆为研究对象,克隆GsCLC-b1、gsclc-c2启动子,融合GUS表达载体瞬... 详细信息

野生大豆(Glycine soja Sieb.et Zucc.)是豆科(Leguminosae sp.)大豆属的一年生草本植物。由于其耐盐性强,分布广泛,因此是研究植物耐盐分子机制的良好材料。本文以野生大豆为研究对象,克隆GsCLC-b1、gsclc-c2启动子,融合GUS表达载体瞬时转化烟草分析其对盐胁迫的响应,并利用了拟南芥异源表达的方法,验证了 GsCLC-b1、gsclc-c2两个基因的功能,并对其耐盐强弱进行了初步比较,主要研究结果如下:在烟草中验证GsCLC-b1、gsclc-c2基因启动子的功能时,发现盐胁迫下,烟草中GUS基因表达量的积累明显高于对照,说明盐胁迫能够诱导GsCLC-b1、gsclc-c2基因启动子驱动的GUS基因的表达,证明了目的基因的启动子能够响应盐胁迫诱导。将GsCLC-b1、gsclc-c2两个基因分别转入拟南芥野生型(wild-type)和对应的突变体atclc-b,atclc-c中,获得转基因纯合株系。盐处理后,野生型(WT)和突变体植株(atclc-b,atclc-c)生长均受到抑制较为明显,尤其是突变体受抑制的效果更加明显。转GsCLC-b1,gsclc-c2植株和未转植株相比,受到的盐胁迫伤害程度较低。从受伤害程度来看,未转基因植株中的相对含水量、叶面积和叶绿素总量显著降低,MDA含量、相对电解质渗漏率显著升高,转基因后得到显著缓解;从离子分布上看,就地上部而言,未转基因植株(WT,atclc-b,atclc-c)中Na+含量、Cl-含量、Cl-/NO3-及Na+/K+比值较高,转基因之后后的植株中显著降低;而转基因植株根部相对于不转基因植株,却维持着较高的Cl-含量和Cl-/NO3-比值。转基因材料在盐处理后,四种抗氧化酶CAT、APX、SOD、POD的活性提升更加明显,且POD和SOD的上升到达了显著水平。盐处理后,所有植物叶片中的活性氧水平和死细胞数量上升,且在突变体中上升的更加明显,而转基因拟南芥尤其是野生型转基因的叶片中有着更低活性氧水平和死细胞数量,甚至接近于对照不加盐的水平。就升高和降低的幅度来看,突变体转基因相比于野生型转基因上升或下降幅度更为明显。就GsCLC-b1和gsclc-c2两种基因调控盐胁迫下转基因拟南芥植株(包括野生型和突变体)体内离子的转运和分配能力上来看,gsclc-c2对Cl-的调控能力更强。它在减缓盐胁迫下转基因拟南芥根长、单株鲜重、相对含水量、叶绿素含量的下降趋势上更加明显。转gsclc-c2对在离子吸收上对比GsCLC-b1,地上部Cl-含量和Cl-/NO3-平均下调高出4.08%、8.24%,以及根部Cl-含量及Cl-/NO3-平均上调高出6.33%、34.26%。而在调节Na+、K+分配上没有明显的差异。因此gsclc-c2基因可能在提高拟南芥耐氯/盐性上更具优势。综上,GsCLC-b1,gsclc-c2的启动子能够受盐胁迫诱导。当转化拟南芥野生型和突变体后,可以通过增加Cl-在根部的积累,减少其向地上部运输,使地上部保持较低的Cl-含量和Cl-/NO3-比值并降低其植株体内Na+含量和Na+/K+比值以维持氯/盐胁迫下的相对离子稳态,从而增强细胞膜稳定性以及降低活性氧水平来增强其耐氯/盐性。

关键词：野生大豆 GsCLC-b1 gsclc-c2 转基因拟南芥耐氯/盐性离子稳态活性氧

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