转碱蓬SsNHX1基因烟草的耐盐抗旱性研究

发布时间：2020-02-27 08:21

【摘要】：烟草是重要的模式植物和经济作物,盐害和干旱两种环境因子对其生长发育、产量和品质都危害很大。为了提高烟草的耐盐抗旱性,本研究利用农杆菌介导的遗传转化法在烟草中过量表达了碱蓬液泡膜Na~+/H~+逆向转运基因SsNHX1,对转基因烟草的耐盐及抗旱性进行表型鉴定和各项生化指标的检测,以期得到耐盐抗旱表性良好的SsNHX1转基因烟草。表型分析发现,SsNHX1基因过表达株系L1和L5的抗盐能力比野生型显著提高,表现为盐胁迫条件下仍能保持旺盛的生长且根系的伸长未受抑制。SsNHX1过表达株系在叶片和根系中积累了更多的Na~+和K~+,同时Na~+含量增长速率较快,而K~+含量降低速率较缓,并可维持较高的叶片相对含水量和叶绿素含量,及较低的丙二醛含量和相对电导率。干旱胁迫发现,过表达株系受干旱胁迫程度更小,并在复水后迅速恢复正常生长。同时,过表达株系的丙二醛含量和相对电导率显著低于野生型,且维持了较高的叶片相对含水量及叶绿素含量。这些结果说明SsNHX1基因在烟草中过量表达后,降低了盐胁迫和干旱胁迫对烟草根系及细胞膜的损伤,并通过调节离子含量、降低细胞的渗透势,维持了叶片较高的相对含水量和叶绿素含量,最终提高了烟草的抗盐和抗旱性。
【图文】：

1520中国生态农业学报2017第25卷http://www.ecoagri.ac.cn的Hoagland营养液处理24h,提取叶片DNA以及Trizol法提取叶片RNA。SsNHX1基因通过XbaI和SmaI酶切位点连接在植物表达载体pCPB(改自pCambia3300)的35S启动子之后(图1a),用于检测转基因植物中的SsNHX1片段的引物是tSsNHX1-F(5-AGGGAGCAAAGACAAGAG-3)和tSsNHX1-R(5-TCTTCTATCTGAGCGGAATT-3)。并使用引物qSsNHX1-F(5-GTCATTTGGTGGGCTGGTCTC-3)和qSsNHX1-R(5-TGAAAAGGACAACGGTTATGGTG-3)进行RT-PCR检测,筛选出SsNHX1基因高表达株系。1.3盐胁迫下SsNHX1转基因烟草耐盐性分析将溶液培养的SsNHX1转基因株系L1和L5及野生型烟草幼苗,用0g·L1、2.5g·L1、5g·L1、7.5g·L1NaCl进行处理,每个株系3株烟草,每个盐浓度处理重复3次,处理7d,每2d更换一次营养液。处理结束取样,用根系扫描仪扫描根系,观察烟草幼苗的生长状况并测量根系的长度;随后用火焰分光光度计分别测定野生型和转基因烟草株系的根系和叶片中Na+和K+离子含量。1.4干旱胁迫下SsNHX1转基因烟草耐旱性分析土壤培养的SsNHX1转基因株系L1和L5及野生型幼苗长至9~10叶期,每个株系3株烟草,每个处理天数重复3次,进行断水12d干旱处理后再复水3d,从每株叶片中间部分取样,观测其在断水0d、3d、6d、9d、12d及复水1d、3d的生长情况。1.5盐胁迫和干旱胁迫下SsNHX1转基因烟草生理生化指标测定分别将盐胁迫和干旱胁迫处理后的野生型和SsNHX1转基因株系L1和L5烟草进行生理生化指标的鉴定,包括:相对含水量(relativewatercontent,RWC)[21]、叶绿素含量[22]、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量[23]、相对电导率[24]。所得数据用SPSS13.0软件分析,并用MicrosoftExcel软件作图。2结果与分析2.

第10期陈鑫等:转碱蓬SsNHX1基因烟草的耐盐抗旱性研究1521http://www.ecoagri.ac.cn的根长进行了研究。在无盐胁迫下,两者总根长无显著性差异,但在盐胁迫下,转基因烟草L1和L5与野生型的总根长差异显著(图2b)。且随着盐处理浓度的升高,野生型的总根长明显变短,而转基因株系L1和L5的总根长降低幅度较小,如在7.5g·L1NaCl浓度处理下转基因株系L1和L5根长分别是野生型烟草的2.64和2.72倍,差异显著。说明盐胁迫虽然都抑制着烟草根系的生长,但转基因株系受到的抑制作用相对较轻,基本不影响其根系的生长发育。图2盐胁迫处理后SsNHX1转基因烟草和野生型的表型(a)及根长(b)Fig.2Phenotype(a)androotlength(b)ofSsNHX1-transgenictobaccoplantsandwidetypeplantsaftersaltstresstreatmenta:幼苗在0g·L1、0.25g·L1、0.50g·L1和0.75g·L1的NaCl梯度浓度霍格兰溶液中培养,直到三叶期;b:经过NaCl浓度梯度处理后的根长。WT为野生型烟草;L1和L5为SsNHX1烟草转基因株系;*表示差异显著,误差线表示标准方差。a:seedlingswerehydratedwithHoaglandnutrientsolutionwithanincreasedNaClgradientof0g·L1,2.5g·L1,5g·L1and7.5g·L1(w/v)untilthethree-leafstage;b:rootlengthafterimmersionin0g·L1,2.5g·L1,5g·L1,and7.5g·L1NaCl.WTiswildtypetobacco;L1andL5areSsNHX1transgenictobaccolines.*indicatessignificantdifference.Valuesoferrorbararemeansstandarddeviation.2.3SsNHX1转基因烟草在盐胁迫条件下根系和叶片的Na+和K+含量植物体吸收过高的Na+,会导致植物体营养离子的失衡,特别是K+的吸收抑制和流失。在盐胁迫条件下液泡Na+/H+逆向转运蛋白则会将Na+

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