标准差比较法在筛选耐盐变异体中的应用初探

常规培育耐盐作物品种迄今尚少有成效。近年来,植物组织培养技术的进展为选择培育耐盐作物品种提供了一条新途径。不少学者已用高等植物细胞培养技术,进行了箍选耐盐细胞系的研究。本文报道,应用数学方法,确定一步筛选耐盐变异体的时间和有效上限盐浓度。     

苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)的耐盐性研究

苜蓿根瘤菌042B在含有400mmol／L NaCl的基本培养基中生长时,细胞内积累大量谷氨酸。但在不含NaCl的基本培养基中,即使加入谷氨酸和(或)甘氨酸甜菜碱,细胞内也不积累谷氨酸。然而,在高浓度NaCl条件下,外源甘氨酸甜菜碱则能进入细胞内,并受到外加谷氨酸的促进。在600mmol／L NaCl的条件下,从外源单独提供谷氨酸或甘氨酸甜菜碱,不能提高首蓿根瘤菌的耐盐性。但是,同时加入谷氨酸(或其他氨基酸)和甘氨酸甜菜碱,则具有明显的协同效应,可以显著地减轻高盐浓度对苜蓿根瘤菌的抑制作用。钠、钾、氯和硫酸根等离子对苜蓿根瘤菌生长的抑制作用很小,但镁和硝酸根离子则严重地抑制其生长。本文还探讨了营养和苜蓿根瘤苗耐盐性的关系。     

拟南芥ACOL8基因在乙烯合成与响应中的功能分析

植物激素乙烯在多种生理生化过程中发挥重要作用,但其在特定组织器官中的合成机制尚不完全清楚。拟南芥中存在12个功能未知的ACC氧化酶类似蛋白（ACO-like homolog,ACOL）,运用基因定点编辑技术构建了ACOL8的功能丧失型突变体,发现该基因的突变削弱了经典的乙烯“三重反应”。与野生型相比,突变体黄化幼苗下胚轴及主根的长度显著增加,这与突变体对外源ACC的敏感性下降现象一致。同时还发现ACOL8基因的表达受乙烯信号的正反馈调控,EIN3过表达增强其表达水平,而etr1-3的突变则产生相反效应。再者,在正常条件下,ACOL8基因的突变并未影响拟南芥的生长;但在盐胁迫条件下,突变体的根冠比显著下降,这说明该基因参与植物的盐胁迫响应。综上,这些结果说明ACOL8可能具有ACC氧化酶的功能,参与乙烯的合成与响应。     

高度耐盐双价转基因烟草的研究

随着全球性人口的增长和土地退化的加剧,开发利用广阔盐碱地和干旱土地的需要日益迫切。植物生物技术的日臻完善,为培育高效耐盐植物迎来了一丝曙光。在高渗条件下,耐盐的微生物或植物细胞通过增加胞内一些相溶性溶质的浓度来维持渗透压的平衡。这些可溶性溶质包括无机离子、糖类、多元醇、氨基酸和生物碱等。通过基因工程手段,使细胞内积累脯氮酸⑴、甜菜碱⑵、甘露醇⑶、海藻糖⑷,能够不同程度地提高转基因烟草的耐盐性。多元醇含有多个羟基,亲水性能强,能有效维持细胞内水活度。山梨醇、甘露醇等己糖分子结构、理化性质和生理功能相近。故此．我们认为：不同糖醇在转基因烟草中的积累．可能具有协同(或累加)效应,有希望更大地提高植物耐盐性。我们在获得大肠杆菌mtlD基因(编码l-磷酸甘露醇脱氢酶)和gutD基因(编码6-磷酸山梨醇脱氢酶)克隆⑸的基础上,获得了分别表达mtlD和gutD基因的单价转基因烟草,并首次证实了gucD基因的表达,能显著地提高转基因烟草的耐盐性⑹。本文工作进一步报道同时表达大肠杆菌mtlD和gutD基因双价转基因烟草的高效高度耐盐性。     

过表达SmERF1提高了丹参耐盐性

ERF(ethylene-responsive factor)蛋白是植物中一大类转录因子家族,在植物的生长发育及逆境胁迫中发挥着重要作用.为研究丹参中新的转录因子SmERF1的功能,本研究对其编码序列、表达模式进行分析,并在丹参中进行过表达,检测过表达后转基因植株耐盐性、次生代谢物和激素的变化.研究结果表明,SmERF1含有一个AP2结构域,是典型的ERF转录因子.SmERF1受到MeJA和酵母诱导子(YE)的诱导表达.在盐胁迫下,过表达SmERF1的丹参株系中脯氨酸含量、SOD和POD活性较野生型丹参植株高,MDA含量降低,说明转基因株系的抗盐特性增强.而且过表达SmERF1的丹参株系中ABA含量升高,GA含量降低;过表达SmERF1对丹参酮、丹酚酸等代谢物的合成调控效果不强.综合以上结果,表明SmERF1可能通过调节ABA的合成,提高了丹参耐盐性.     

NaCl胁迫对白玉兰形态及生理特性的影响

为探究白玉兰对盐环境的耐受性,通过营养液培养法模拟盐胁迫,对不同胁迫强度下白玉兰的生长状态和生理生化应答特征进行测定分析。在整个胁迫过程中,幼苗受盐害症状最高等级为2级,即叶片出现变黄焦枯;随着胁迫时间的延长,幼苗叶片的相对电导率、丙二醛含量和脯氨酸含量呈上升趋势。叶绿素b含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性和POD活性呈先升后降趋势。叶绿素总量和叶绿素a含量在100和200 mmol·L^-1NaCl胁迫下呈先升后降趋势,在300 mmol·L^-1NaCl胁迫下呈下降趋势。白玉兰有一定的耐盐能力,可在轻度盐土栽培应用。     

Inositol Polyphosphate Phosphatidylinositol 5-Phosphatase9 （At5PTase9） Controls Plant Salt Tolerance by Regulating Endocytosis

Phosphatidylinositol 5-phosphatases （5PTases） components of membrane trafficking system. Recently, we that hydrolyze the 5＇ position of the inositol ring are key reported that mutation in AtSPTase7 gene reduced produc- tion of reactive oxygen species （ROS） and decreased expression of stress-responsive genes, resulting in increased salt sensitivity. Here, we describe an even more salt-sensitive 5ptase mutant, At5ptase9, which also hydrolyzes the 5＇ phos- phate groups specifically from membrane-bound phosphatidylinositides. Interestingly, the mutants were more tolerant to osmotic stress. We analyzed the main cellular processes that may be affected by the mutation, such as production of ROS, influx of calcium, and induction of salt-response genes. The At5ptase9 mutants showed reduced ROS produc- tion and Ca2~ influx, as well as decreased fluid-phase endocytosis. Inhibition of endocytosis by phenylarsine oxide or Tyrphostin A23 in wild-type plants blocked these responses. Induction of salt-responsive genes in wild-type plants was also suppressed by the endocytosis inhibitors. Thus, inhibition of endocytosis in wild-type plants mimicked the salt stress responses, observed in the AtSptase9 mutants. In summary, our results show a key non-redundant role of At5PTase7 and 9 isozymes, and underscore the localization of membrane-bound Ptdlns in regulating plant salt tolerance by coordinating the endocytosis, ROS production, Ca2＋ influx, and induction of stress-responsive genes.     

盐穗木过氧化氢酶基因的克隆与功能分析

利用同源基因克隆法,从新疆荒漠盐碱地多年生灌木盐穗木(Halostachys caspica)中克隆获得盐穗木过氧化氢酶基因(HcCAT1)。序列分析表明,HcCAT1基因开放阅读框为1 479 bp,编码492个氨基酸,推测编码蛋白质的分子量为56.7 kD,等电点为6.84。基因序列比对发现,HcCAT1与多种植物过氧化氢酶基因具有较高的同源性。半定量RT-PCR结果表明,HcCAT1基因受盐胁迫而上调表达。将构建的重组质粒pET32a-HcCAT1转化大肠杆菌BL21(DE3),以IPTG诱导重组蛋白His-HcCAT1的表达;SDS-PAGE和Western印迹检测显示,重组蛋白的分子量大小为77.7 kD,其大小与推测的大小一致;在低温诱导下以可溶性形式表达,且表现出一定的过氧化氢酶活性。盐胁迫实验结果显示,在添加400 mmol/L NaCl、400 mmol/L KCl以及300 mmol/L甘露醇的LB培养基中,重组质粒转化菌的生长情况和生长速率明显优于对照,表明HcCAT1可明显提高大肠杆菌的耐盐性。该研究结果将有助于从抗氧化角度认识盐生植物盐穗木的耐盐分子机理。