AtNHX5基因过量表达对拟南芥耐盐性的影响

为了研究AtNHX5基因在植物耐盐中的作用,构建了植物过量表达载体pROKⅡ-AtNHX5,并转化拟南芥。结果显示:(1)RT-PCR检测表明,转基因拟南芥中AtNHX5基因的表达大幅提高。(2)对转基因纯合株系进行耐盐性分析显示,AtNHX5过量表达提高了植株在种子萌发和苗期的耐盐性。(3)转基因植株在盐处理下的干重、鲜重以及地上部分Na+、K+含量均高于野生型对照。在200mmol/L NaCl处理下,以转基因株系a1-4为例,其地上部分单株鲜重、单株干重、K+含量分别是野生型的1.27、1.54、1.16倍,较野生型显著升高。研究表明,过量表达AtNHX5基因促进了盐胁迫下转基因植株对K+的吸收,转基因拟南芥的耐盐性明显提高。     

秋茄KcRD22基因的克隆与功能分析

本文以用200 mmol/L NaCl处理24 h后的秋茄幼苗为材料提取秋茄叶片总RNA,利用RT-PCR方法克隆获得KcRD22基因的全长cDNA,通过构建pCAMBIA-2300-KcRD22过表达载体,利用农杆菌侵染的方式获得过表达KcRD22的烟草转基因株系,并对转基因株系的耐盐性做出初步分析.实验结果显示:KcRD22基因的ORF长1 131 bp,编码1个等电点为9.07、分子量为39.8 kD、由375个氨基酸组成的蛋白.PCR及RT-PCR鉴定结果表明,KcRD22基因已经分别整合到8株烟草的染色体中,并在两个株系中获得表达.对转基因烟草进行光合作用测定,结果显示100 mmol/L NaCl处理显著降低了野生型烟草的净光合速率,而转基因植株叶片的光合作用受到的影响较小.盐浓度达到200 mmol/L时,转基因植株及野生型烟草净光合速率都明显降低,但盐胁迫解除后,转基因烟草光合作用的恢复情况明显好于野生型烟草,说明KcRD22的过表达提高了烟草的抗盐性.本文初步确定了KcRD22基因对植物耐盐性的贡献,这为进一步深入研究该基因在耐盐机制中的功能奠定了良好基础.     

AtNHX1基因对草木樨状黄芪的转化和耐盐性表达研究

应用RT-PCR技术从100mmol/LNaCl胁迫处理的拟南芥幼中克隆得到编码液泡膜Na /H 逆向转运蛋白的AtNHX1基因cDNA 编码ORF.并在该ORF上游分别插入CaMV 35启动子和TMV RNA5'UTR的Ω片段,而在下游插入NOS polyA构建真核表达盒,进而将该表达盒插入双元植物表达栽体pNT质粒的T-DNA区构建了携带AtNHX1 基因的植物表达载体质粒pNT-AtNHX1.将pNT-AtNHX1 导入农杆菌LBA4404,用农杆菌介导法将AtNHX1 基因导入豆科牧草草木樨状黄芪中,共获得103株Kan抗性再生植株.通过对农杆菌茵液浓度、侵染时间和乙酰丁香酮浓度等影响转化效率的因素进行优化,初步建立了稳定的草木樨状黄芪农杆菌转化体系.经过PCR检测、Southern杂交和RT-PCR检测表明,AtNHX1 基因已被成功整合到草木樨状黄芪基因组中,并且能够正常转录.野生型和转基因株系诱发的愈伤组织进行耐盐生长实验,结果显示相同盐胁迫条件下,转基因愈伤组织的相对生长率显著高于野生型愈伤组织.施加梯度NaCl胁迫后,植株叶片K ,Na 含量和叶片相对电导率测定结果显示,转基因植物叶片比野生型积累更多的Na 和K ,维持较高的K /Na ;转基因株系叶片相对电导率显著低于野生型.上述结果表明,AtNHX1 基因的导入和表达在提高草木樨状黄芪耐盐性的同时减轻了盐胁迫对植物细胞膜的伤害.关键词: AtNHX1 草木樨状黄芪农杆菌遗传转化耐盐性.     

胡杨谷胱甘肽过氧化物酶PeGPX基因的克隆及转化植株耐盐性分析

胡杨(Populus euphratica Oliv.)具有极强抗盐碱能力。本实验室前期胡杨微阵列芯片数据结果显示:盐胁迫下,胡杨谷胱甘肽过氧化物酶基因(PeGPX)的转录上调,暗示该基因可能对胡杨耐盐性具有一定的作用。为分析 GPX 对植物耐盐性的贡献,本研究以胡杨为材料,利用 RT-PCR 方法克隆了胡杨谷胱甘肽过氧化物酶PeGPX基因,并在烟草中过量表达该基因,以分析谷胱甘肽过氧化物酶活性与植物耐盐性的关系。研究结果显示,实验中克隆的 cDNA (PeGPX)编码谷胱甘肽过氧化物酶,其 ORF 为 693 bp,其蛋白由 231 个氨基酸编码。过量表达 PeGPX 基因的烟草与野生型烟草的耐盐性实验结果显示,野生型烟草植株在加 NaCl(200 mmol/L)的 MS 培养基中生长 15 d 后,无明显的长高,且不长根;而转基因烟草在同样的加盐培养基上,生长基本没有受到抑制,植株生长状态良好,并且能够长根。光合数据显示,在盐胁迫下过量表达 PeGPX 基因烟草的净光合速率受到影响明显小于野生型烟草的净光合速率。酶活数据显示,转基因株系 GPX 酶活与野生型的相比在盐胁迫下活性有非常显著的提高。我们的研究结果说明:过表达 PeGPX 基因使得烟草的耐盐性得到显著提高,这对深入研究PeGPX基因在胡杨耐盐机制中的作用具有重要的意义。高,这对深入研究PeGPX基因在胡杨耐盐机制中的作用具有重要的意义。     

转AtNHX1基因玉米的产生及其耐盐性分析

以玉米(ZeamaysL.)骨干自交系DH4866、齐319和鲁原16106的胚性愈伤组织为材料,采用农杆菌介导法将AtNHX1和hpt基因转入玉米培养细胞,经筛选获得了抗潮霉素的愈伤组织并再生植株。经PCR检测和Southernblot验证,确定了22.8%的再生植株为转基因植株。农杆菌液浓度、愈伤组织基因型及共培养时间对转化率均有明显影响。外源基因在转基因植株后代中的分离呈多样性,在部分株系中表现出孟德尔遗传规律。耐盐筛选表明,一些转基因植株及其后代具有很好的耐盐性,部分株系可在0.8%-1.0%NaCl溶液浇灌下萌发和生长。Northern杂交表明,植株耐盐性提高与AtNHX1基因的转录水平相一致。     

过量表达大叶补血草LgNHX1基因对拟南芥耐盐性的影响

利用植物表达载体pCAMBIA1301和农杆菌GV3101将LgNHX1(全长1 656 bp)基因在拟南芥中过量表达.在含30 mg/L潮霉素的培养基上筛选获得LgNHX1的纯合转化子,并对其进行了分子鉴定和耐盐性分析.结果显示,经PCR和RT-PCR鉴定,野生型植株(对照)没有出现扩增条带,而转基因株系有相应的扩增条带,表明LgNHX1的确已经整合到拟南芥的基因组中,并已正常转录.在不同盐浓度处理下,转基因株系生长情况好于野生型对照;转基因植株地上部分和根的干重、鲜重相对高于野生型对照,但差异没有达到显著水平;当盐浓度达到150-200 mmol/L时,两个特基因株系的Na+含量显著高于野生型,K+含量极显著高于野生型.以上结果表明,过量表达LgNHX1基因可能增强了拟南芥将Na+区隔化至液泡的能力,提高了转基因拟南芥的耐盐能力.     

转AtNHX1基因玉米的产生及其耐盐性分析

以玉米(Zea mays L.)骨干自交系DH4866、齐319和鲁原16106的胚性愈伤组织为材料,采用农杆菌介导法将AtNHX1和hpt因转入玉米培养细胞,经筛选获得了抗潮霉素的愈伤组织并再生植株.经PCR检测和Southernblot验证,确定了22.8%的再生植株为转基因植株.农杆菌液浓度、愈伤组织基因型及共培养时间对转化率均有明显影响.外源基因在转基因植株后代中的分离呈多样性,在部分株系中表现出孟德尔遗传规律.耐盐筛选表明,一些转基因植株及其后代具有很好的耐盐性,部分株系可在0.8%-1.0%NaCl溶液浇灌下萌发和生长.Northern杂交表明,植株耐盐性提高与AtNHX1基因的转录水平相一致.     

AtNHX1基因对荞麦的遗传转化及抗盐再生植株的获得

通过农杆菌介导法将拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺反向转运蛋白基因AtNHX1转入荞麦中,在2.0mg/L 6-BA、0.1mg/L IAA、1mg/L KT、50mg/L卡那霉素和500mg/L头孢霉素的MS培养基上进行选择培养,从来源于864块外植体的36块抗性愈伤组织中共获得426棵再生植株（转化频率为4.17%）。经PCR、Southern印迹分析、RT-PCR和Northern检测,初步证实AtNHX1基因已整合至荞麦基因组中。用200mmol/L的盐水对转基因植株和对照植株进行胁迫处理6周,转基因植株能够生存,而对照植株死亡。用不同浓度的NaCl溶液处理转基因植株和对照植株,发现Na⁺及脯氨酸含量在转基因植株中的积累水平显著高于对照植株,而K⁺的含量在转基因植株中的积累水平低于对照植株。次生代谢产物黄酮类化合物芦丁在转基因植株根、茎和叶片中的含量也比对照植株明显要高。这些结果表明利用基因工程手段提高作物的耐盐性是可行的。     

AtNHX1基因对荞麦的遗传转化及抗盐再生植株的获得

通过农杆菌介导法将拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺反向转运蛋白基因AtNHX1转入荞麦中,在2.0mg/L 6-BA、0.1mg/L IAA、1mg/L KT、50mg/L卡那霉素和500mg/L头孢霉素的MS培养基上进行选择培养,从来源于864块外植体的36块抗性愈伤组织中共获得426棵再生植株（转化频率为4.17%）。经PCR、Southern印迹分析、RT-PCR和Northern检测,初步证实AtNHX1基因已整合至荞麦基因组中。用200mmol/L的盐水对转基因植株和对照植株进行胁迫处理6周,转基因植株能够生存,而对照植株死亡。用不同浓度的NaCl溶液处理转基因植株和对照植株,发现Na⁺及脯氨酸含量在转基因植株中的积累水平显著高于对照植株,而K⁺的含量在转基因植株中的积累水平低于对照植株。次生代谢产物黄酮类化合物芦丁在转基因植株根、茎和叶片中的含量也比对照植株明显要高。这些结果表明利用基因工程手段提高作物的耐盐性是可行的。     

盐胁迫下过量表达腺苷甲硫氨酸合成酶基因的转基因烟草的生长

以转腺苷甲硫氨酸合成酶基因（SsSAMS2）烟草纯合子ST8-9为实验材料,研究盐胁迫下过量表达SsSAMS2对转基因烟草生长影响的结果表明,200mmol·L-1NaCl处理后的转基因烟草的光合速率和生物量都比野生型烟草高,积累的自由多聚胺比较多,同时精氨酸脱羧酶的转录本也更丰富。显示转基因烟草的耐盐性比野生型烟草高,多聚胺在烟株缓解盐胁中可能是起了重要作用。     

A Novel Plant Vacuolar Na+/H+ Antiporter Gene Evolved by DNA Shuffling Confers Improved Salt Tolerance in Yeast

Plant vacuolar Na⁺/H⁺ antiporters play important roles in maintaining cellular ion homeostasis and mediating the transport of Na⁺ out of the cytosol and into the vacuole. Vacuolar antiporters have been shown to play significant roles in salt tolerance; however the relatively low V_max of the Na⁺/H⁺ exchange of the Na⁺/H⁺ antiporters identified could limit its application in the molecular breeding of salt tolerant crops. In this study, we applied DNA shuffling methodology to generate and recombine the mutations of Arabidopsis thaliana vacuolar Na⁺/H⁺ antiporter gene AtNHX1. Screening using a large scale yeast complementation system identified AtNHXS1, a novel Na⁺/H⁺ antiporter. Expression of AtNHXS1 in yeast showed that the antiporter localized to the vacuolar membrane and that its expression improved the tolerance of yeast to NaCl, KCl, LiCl, and hygromycin B. Measurements of the ion transport activity across the intact yeast vacuole demonstrated that the AtNHXS1 protein showed higher Na⁺/H⁺ exchange activity and a slightly improved K⁺/H⁺ exchange activity.     

转TaLEA1基因丹参植株的耐盐与耐旱性

TaLEA1基因是一个从小麦中克隆得到的编码胚胎晚期丰富蛋白的基因,用农杆菌EHA105（含卡那霉素抗性基因表达载体PBI121-TaLEA1）介导的叶盘转化法将其转入丹参（Salviamiltiorrhiza Bunge）组织培养苗中,在50mg/L卡那霉素选择压下连续筛选,并扩繁和生根培养,获得了7个丹参转基因株系。经PCR扩增,初步验证得到6个阳性株系,再继代4次后,Southern杂交结果表明已获得了一个能稳定遗传的转基因株系。该株系在含1%NaCl和8%PEG6000培养基中的生长状态优于野生型,表明转入TaLEA1基因可改善丹参组培苗的耐盐和耐旱性。     

NRRB在水稻应答高盐和干旱胁迫中的功能解析

为研究NRRB在水稻抗逆反应中的作用,通过重叠延伸PCR扩增NRRB基因编码区,构建超量表达载体,并转化水稻愈伤组织获得超量表达转基因水稻植株。鉴定结果表明,该基因已被整合到水稻基因组中,并实现超量表达;同时构建了抑制表达载体,获得转基因株系,PCR检测结果证实NRRB基因在转基因水稻中受到明显抑制。对T1代转基因植株进行抗旱性、耐盐性分析,结果显示,超量表达NRRB基因增强了转基因水稻对干旱的抗性,抑制表达NRRB基因的转基因水稻对干旱的敏感性增强,表明NRRB正调控水稻对干旱的抗性;耐盐性分析表明,NRRB基因的抑制表达降低了植株对盐的敏感性。     

ERF类转录因子OPBP1基因的超表达提高烟草的耐盐能力

ERF是植物中的一类重要的转录因子,参与调节植物的生长,发育以及抗胁迫等过程,对一烟草OPBP1基因（属于ERF类基因）的烟草转化,获得了该基因超表达的植株,转基因植株明显地增加了耐盐能力,Northern杂交结果表明,OPBP1基因有不同程度的表达,而且表达丰度与其耐盐性有一定的正相关性,凝胶阻滞实验结果证明OPBP1融合蛋白能特异地与含GCC盒的DNA序列结合,这些结果说明OPBP1基因可能作为一转录因子来调节烟草耐盐相关的基因。     

Overexpression of osmotin gene confers tolerance to salt and drought stresses in transgenic tomato (Solanum lycopersicum L.)

Abiotic stresses, especially salinity and drought, are major limiting factors for plant growth and crop productivity. In an attempt to develop salt and drought tolerant tomato, a DNA cassette containing tobacco osmotin gene driven by a cauliflower mosaic virus 35S promoter was transferred to tomato (Solanum lycopersicum) via Agrobacterium-mediated transformation. Putative T0 transgenic plants were screened by PCR analysis. The selected transformants were evaluated for salt and drought stress tolerance by physiological analysis at T1 and T2 generations. Integration of the osmotin gene in transgenic T1 plants was verified by Southern blot hybridization. Transgenic expression of the osmotin gene was verified by RT-PCR and northern blotting in T1 plants. T1 progenies from both transformed and untransformed plants were tested for salt and drought tolerance by subjecting them to different levels of NaCl stress and by withholding water supply, respectively. Results from different physiological tests demonstrated enhanced tolerance to salt and drought stresses in transgenic plants harboring the osmotin gene as compared to the wild-type plants. The transgenic lines showed significantly higher relative water content, chlorophyll content, proline content, and leaf expansion than the wild-type plants under stress conditions. The present investigation clearly shows that overexpression of osmotin gene enhances salt and drought stress tolerance in transgenic tomato plants.