花花柴蜡质合成相关基因KcFAD2的克隆及转基因烟草耐高温性鉴定

本研究从花花柴高温表达谱中筛选并克隆蜡质合成相关基因KcFAD2,构建亚细胞定位载体转化烟草进行瞬时表达。亚细胞定位结果表明,绿色荧光主要集中在细胞膜上,并且能够与膜Marker的红色荧光发生共定位,说明KcFAD2蛋白定位在细胞膜上。通过在烟草中超表达KcFAD2基因,结果表明高温处理后KcFAD2转基因烟草的形态学表型、可溶性糖含量和脯氨酸含量均显著高于阴性对照植株,并且其耐高温能力KcFAD2与基因的表达量呈正相关,蜡质含量上升。说明超表达KcFAD2基因提高了烟草的耐高温能力,对荒漠植物抗逆基因资源的挖掘与利用具有应用参考价值。

高温-干旱对沙漠植物花花柴光合作用的影响

为了探索高温-干旱胁迫对荒漠植物光合作用的影响,通过测定高温-干旱胁迫时花花柴光合作用的变化,来解释花花柴耐高温-干旱的生物学特性。本实验利用LI-6400XT光合仪测定三种环境(绿地常温,绿地高温,沙漠高温)中花花柴的胞间CO2浓度(Ci)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)及气孔导度(gs)。结果表明一天之中花花柴的净光合速率和蒸腾速率,在绿地常温环境中于16点到19点时达到最高,此时的环境温度为33℃~34℃,同时间段沙漠高温环境中净光合速率相对降低了88.2%,蒸腾速率相对增高了2.15倍;胞间CO2浓度和气孔导度,在绿地常温环境中于11点到13点会达到最高,此时环境温度为25℃~28℃,同时间段沙漠高温环境中二者都呈现出显著下降趋势。表明高温使花花柴的光合指数都有不同程度的降低,但是干旱胁迫的叠加加剧了高温对花花柴光合作用的负效应,且在净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度的实验数据中表现明显,从而可以解释花花柴耐高温-干旱的生物学特性。

花花柴蜡质合成相关基因的克隆及分析

植物表皮蜡质是由脂肪酸、烷烃、醇类等物质组成的一类有机混合物,在植物抵御逆境胁迫中起着至关重要的作用。为深入研究花花柴(Karelinia caspica)蜡质合成相关基因P450-77A,HHT和FAD2的结构与功能,运用分子克隆技术,获得花花柴蜡质合成相关基因P450-77A和HHT和FAD2的CDS全长,命名为KcP450-77A,KcHHT和KcFAD2,Genebank登录号分别为MW528399,MW528400和MW528401。并对以上基因的编码蛋白进行生物信息学分析,利用RT-PCR技术对其在高温处理下不同时间点进行表达模式分析。结果发现KcP450-77A全长1521bp,编码507个氨基酸;KcHHT全长1347 bp,编码449个氨基酸;KcFAD2全长1152 bp,编码384个氨基酸。通过对上述3个基因在高温处理下不同时间点的表达模式分析发现,3个基因的表达均表现为高-低-高的趋势,其中,KcP450-77A基因在40℃处理8 h时表达量最高,KcHHT基因在处理4 h时表达量最高,KcFAD2基因在处理16 h时表达最为显著。本研究结果表明,花花柴表皮蜡质合成相关基因的表达受高温影响,表现出胁迫-诱导-适应的特性,这种应激反应与植物受到环境胁迫时的生理反应一致。