盐胁迫盐芥和拟南芥褪黑素含量及合成相关基因表达模式分析

盐生植物盐芥(Eutrema salsugineum)耐盐适应性强且具备模式植物特征,是研究植物逆境适应机理的理想材料。作为一种多功能的激素信号分子,褪黑素在盐芥耐盐性中的作用仍不清楚。本研究以盐芥为主要材料,以拟南芥做对比,主要通过褪黑素酶联免疫以及实时荧光定量PCR分析,比较了二者在不同组织中褪黑素的积累和在响应盐胁迫过程中褪黑素合成、相关基因的表达模式以及外源褪黑素处理对其盐应答表型的影响。结果显示,两种植物的褪黑素合成均在幼叶中最高,盐芥本底褪黑素合成水平显著高于拟南芥,且盐胁迫诱导了两种植物中的褪黑素含量,但不同于盐芥,拟南芥在处理7 d后褪黑素合成明显下降。通过序列比对发现在不同植物中,盐芥和拟南芥褪黑素合成相关基因的亲缘关系较近。盐应答表达分析显示,盐芥SNAT1、ASMT和COMT在盐处理3 d表达上调,而拟南芥中的相关基因在处理1 d和3 d后受盐诱导,7 d后拟南芥中表达下降而盐芥中则无明显变化,表明两种植物相关基因响应盐信号的表达变化存在差异。此外,外源褪黑素处理明显缓解了两种植物在盐逆境下的胁迫表型。综上,褪黑素有效贡献于盐芥抗盐性,参与调节盐芥和拟南芥的耐盐适应过程,但二者对褪黑素合成的诱导模式不同。

褪黑素合成酶基因转化烟草及转化植株抗氧化系统变化

通过根癌农杆菌(含植物表达载体YXu55)介导的转化技术,将褪黑素生物合成酶-芳烷基胺N-乙酰转移酶(Arylalkylamine N-acetyltransferase,AANAT)与羟基吲哚O-甲基转移酶(Hydroxyindole O-methyltransferase,HIOMT)基因导入到烟草(秦烟95)中。对所获得的庆大霉素抗性烟草株系进行Southern blotting和RT-PCR分子生物学检测,结果表明,AANAT-HIOMT基因已成功地整合到烟草基因组中,并且可以在mRNA水平上进行转录。用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)测定转化株系的褪黑素含量表明,转AANAT-HIOMT基因烟草株系的褪黑素含量均明显高于pZP122(不含AANAT和HIOMT基因的空白质粒)转基因株系和未转基因的对照植株,证明AANAT-HIOMT基因在转基因植株中的表达增强了褪黑素的合成能力。对不同株系抗氧化系统的部分指标进行了测定,并与其亲本对照植株比较,发现AANAT-HIOMT基因在转基因植物中的表达引起超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性增加,谷胱甘肽(GSH)浓度以及总抗氧化能力升高,且没有引起膜脂质过氧化物丙二醛(MDA)的变化,说明转基因烟草抗氧化潜能得到提高。