干旱胁迫下野生大豆水通道蛋白GsPIP2;7功能研究

水通道蛋白(AQPs)是植物中重要的水分转运蛋白,在植物对抗干旱胁迫中发挥着重要功能。为明确野生大豆水通道蛋白在植株抗旱反应中的分子功能,本研究对野生大豆(Glycine soja)中的水通道蛋白的蛋白结构及其在干旱胁迫下的表达模式进行分析,并对筛选的AQPs基因功能进行验证。研究鉴定了野生大豆中69个AQPs蛋白,其中10个在干旱胁迫的高耐野生大豆材料中表达差异达到显著水平。筛选到GsPIP2;7在干旱胁迫后与对照相比显著上调,克隆GsPIP2;7到过表达载体中并侵染转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),通过转基因后代筛选获得了稳定表达的T3代转基因拟南芥。与野生型拟南芥相比,转基因植株在干旱胁迫下根系总长度、叶干重、根干重、根冠比和单株叶面积显著增加,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著提升,丙二醛(MDA)含量显著降低,表现出较强的耐旱能力。本研究结果说明GsPIP2;7对拟南芥耐旱具有正向调控作用,为明确野生大豆耐旱机制奠定了理论基础。

野生大豆盐胁迫响应基因GsPIP的克隆及其序列分析

盐胁迫是影响植物生长、发育以至产量的重要因素,野生大豆是优良的非生物胁迫抗性材料,是天然的优质抗性基因库。本研究以耐盐东北野生大豆为试材,利用东北农业大学植物生物工程研究室已获得的基因芯片杂交结果,对植物生物工程研究室构建的野生大豆盐胁迫EST数据库中各EST在胁迫下的表达情况进行了分析,从中选出了1个在高盐、低温、干旱胁迫早期均上调表达的3′-EST,序列分析表明该EST编码质膜结合蛋白(plasmamembrane intrinsic protein,PIP),属于主嵌入蛋白(major intrinsic protein,MIP)家族;通过电子克隆和改进的5′-RACE获得了基因完整的编码区;其翻译产物与含羞草质膜结合蛋白的相似性为90%,将该基因命名为GsPIP。GsPIP基因的翻译产物具有主嵌入蛋白家族特征性的跨膜结构域,无信号肽,与已发现的植物PIP蛋白一致。本研究获得的基因具有自主知识产权,通过进一步的功能分析,可为耐渗透胁迫基因工程研究提供基因资源,并为植物耐渗透胁迫机理研究提供依据。