互花米草NHX1基因的cDNA全长克隆、序列信息及定量表达分析

以盐生植物互花米草(Spartina alterniflora)为试验材料,利用RACE技术克隆到编码Na+/H+逆向转运蛋白的NHX1基因的cDNA全长序列。利用生物信息学软件及网站对获得的基因核苷酸序列及编码的蛋白质序列进行分析,结果发现该核苷酸序列长度为2 277 bp,开放阅读框为1 623 bp,编码540个氨基酸残基,且该基因所编码的蛋白质与植物的Na+/H+逆向转运蛋白NHX1同源,所以命名为SaNHX1基因。同时氨基酸序列比对显示,其与芦苇(Phragmites australis NHX,BAD95562.1)、玉米(Zea mays NHX,XP_008653443.1)、水稻(Oryza sativa NHX,BAA83337.1)等的NHX亲缘关系相近,同源相似性依次为94%、92%、91%。利用Qiagene Rotor Gene Q荧光实时定量PCR仪对不同时间盐处理及ABA处理的互花米草材料进行荧光定量PCR检测。结果发现,在盐处理及ABA处理的不同处理时期,该基因的相对表达量都发生了明显的变化,这表明该基因受到了盐胁迫及ABA胁迫的诱导,由此可以看出Sa NHX1基因与植物的耐盐性有着密切的关系。

互花米草育性基因Pollen Tube Blocked 1的自然变异及其表达与自交结实的相关性

互花米草(Spartina alterniflora)作为我国当前主要入侵植物之一,其高纬度地区种群的结实率显著高于低纬度地区种群,推测很可能发生了自交进化.为研究其内在遗传机制,选取8个不同纬度地区的互花米草种群为材料,对影响种子结实的主效基因Pollen Tube Blocked 1(SaPTB1)进行扩增并测序以检测单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,再通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测其表达,并通过套袋实验检测种群的自交结实情况.结果显示:SaPTB1中存在两个SNP位点,其中一个位点的变异导致天冬氨酸和天冬酰胺的替换,形成单倍型1和单倍型2;两种单倍型广泛分布于整个沿海地区,与自交结实率无明显相关性.RT-qPCR定量结果显示,该基因在最高纬度(东营)和最低纬度(雷州)的两个种群中表达水平高于其他种群.对不同种群的自交结实情况分析表明,中国的互花米草具有一定的自交结实能力,尤其在SaPTB1表达水平最高的东营和雷州种群中,其自交结实率也是最高的,说明SaPTB1的表达对互花米草的结实具有重要影响.

过量表达SaSOS1水稻的幼苗鉴定及生理特性分析

为研究泌盐盐生植物互花米草(Spartina alterniflora)SOS1基因的功能及抗逆机制,对过量表达Sa SOS1的T3代纯合转基因水稻株系幼苗进行了鉴定及生理特性分析。分子鉴定和表型鉴定显示,转基因株系13-4、15-6、16-1、16-2、19-4、19-6为阳性转基因株系,其中13-4、16-2株系在250 mmol/L Na Cl处理下表现出更强的耐盐性。生理特性分析表明,与野生型日本晴株系相比,转基因株系13-4、16-2植株叶片含水量较高,可溶性糖含量较高,并维持了较低的MDA含量和电导率。说明转基因株系能有效减少盐胁迫伤害,保持较好的生长状态。

互花米草SaHO1基因的克隆与功能鉴定

植物血红素加氧酶(heme oxygenase,HO)能够催化氧化血红素,生成胆绿素、一氧化碳和游离铁,是响应相关胁迫的重要蛋白。本研究以禾本科盐生植物互花米草(Spartina alterniflora)为材料,采用RT-PCR技术克隆得到一个HO1基因,命名为SaHO1,其开放阅读框为657 bp,编码218个氨基酸。通过氨基酸序列同源比对和进化分析,发现具有很高的HO1蛋白保守性,与禾本科玉米(Zea mays)有最近的同源进化关系。借助烟草瞬时表达发现,SaHO1蛋白定位在细胞质和细胞核内。荧光定量分析表明,互花米草在脱落酸、盐和干旱处理下,其根、叶组织中SaHO1表达量均有不同程度的上调。为进一步鉴定其功能,构建植物表达载体并转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),获得过表达SaHO1植株,进行高盐处理和基因定量分析。结果表明,过量表达SaHO1可通过上调渗透胁迫相关基因的表达量,增强拟南芥对盐胁迫的耐受性。本研究揭示了SaHO1蛋白参与非生物胁迫应答的调控机制,为后续该基因农作物耐盐改良提供了一定的理论依据。