过表达TaLEA1和TaLEA2基因提高转基因拟南芥的耐盐性

我国土壤盐碱化日益严重,对我国的粮食安全造成了严重威胁。耐盐基因挖掘对作物耐盐育种非常重要。LEA蛋白家族是一个多基因家族,在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用。本课题组前期研究阐明小麦TaLEA1基因在拟南芥中过表达可以提高转基因植物的耐盐性和抗旱性。本研究系统分析了小麦TaLEA2基因表达蛋白的理化性质、基因表达模式及启动子功能区域,并在拟南芥中过表达TaLEA2基因及共表达TaLEA1和TaLEA2基因,分析TaLEA2基因的抗逆功能及2个LEA基因的抗逆效果。结果表明,TaLEA2基因的表达产物属于第3组LEA蛋白,是稳定的亲水蛋白,富含α-螺旋、β-转角等结构。TaLEA2基因在小麦根、茎、叶、花、种子等不同组织中均有表达,盐胁迫条件诱导其高表达。在拟南芥中过表达TaLEA2基因,或过表达TaLEA1和TaLEA2基因都能够提高转基因拟南芥的耐盐性和抗旱性,转基因株系的种子萌发率、根长及叶绿素含量显著高于野生型,且双基因过表达的转基因植物的抗逆能力高于单个基因过表达株系。本研究结果为LEA基因抗逆机理的研究和多基因共转提高植物抗逆性提供了重要信息。

小麦胁迫相关基因TaLEA2的克隆、生物信息学及表达特性分析

【目的】克隆小麦Triticum aestivum晚期胚胎发育丰富蛋白基因并对其进行基因结构、蛋白特性及表达模式分析,为其耐盐性研究奠定理论基础.【方法】搜索小麦EST数据库,通过同源克隆分离并获得小麦晚期胚胎发育丰富蛋白基因,用生物信息学软件分析该基因结构及蛋白特性,荧光定量试验分析该基因的表达模式.【结果和结论】获得1条1 100 bp的核苷酸序列,该序列包含了1个981 bp的开放阅读框,编码1个由326个氨基酸残基组成的蛋白,该蛋白含有2个LEA2结构域,属于第2组LEA蛋白,该蛋白命名为TaLEA2.生物信息学分析显示TaLEA2蛋白具有LEA2家族的典型特征,富含赖氨酸(Lys),不含半光氨酸(Cys),无明显的高级结构,平均亲水系数(GRAVY)为-0.405,稳定系数为25.28,这种氨基酸组成及结构均有利于蛋白的热稳定性及亲水性.实时荧光定量PCR分析表明,TaLEA2基因为组成型表达,同时该基因存在组织表达差异,且表达受不同发育时期影响;该基因调控表达受高盐、低温、病原菌及干旱等胁迫的影响,尤其在干旱胁迫中上调表达明显,但该基因不受外源ABA刺激的影响.推测TaLEA2基因参与了小麦正常条件下的生长发育,同时也广泛地参与了小麦抵御逆境胁迫的响应,尤其在小麦的抗旱胁迫过程中发挥重要作用.

小麦耐逆基因-TaLEA_2转化拟南芥的研究

研究小麦第3组LEA基因中T aLEA2对耐旱和耐盐性能的影响.将小麦第3组LEA基因T aLEA2连接在双元表达载体pB I121 C aM V 35S启动子下游,构建了能在植物中高效表达的载体pB I121-T aLEA2.通过农杆菌介导的真空渗透法,将其转入野生拟南芥中,经抗性筛选及PCR验证,获得T0代转基因植株,并用不同浓度的PEG 4000和N aC l对转基因拟南芥的耐逆性进行检测.结果表明,这些转基因植株可明显改进拟南芥在10%PEG及0.8%N aC l培养基上的生长状态.在实验条件下,转基因拟南芥的耐旱性及耐盐性均有所提高,提示T aLEA2基因在植物水分调节方面有重要作用.