转荷花Na /H 转运蛋白基因小麦T2代小麦植株的耐盐性分析开题报告

 2023-02-13 09:47:36

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

土壤盐渍化会引起植物体内离子失衡、水分亏缺和离子毒害, 导致植物细胞的膜功能失调、代谢活动衰减及其他次生影响, 使植物的生长受到抑制, 直至细胞死亡, 所以这是限制植物生长的主要因素之一。植物本身为了减轻盐胁迫的伤害,会形成一些调节机制使细胞内的Na 含量维持在一个较低的水平, 其中通过Na 转运体降低植物细胞内Na 浓度的耐盐机制近来受到越来越广泛的关注。一般说来, 植物可以分别通过液泡膜型和质膜型Na /H 逆转运蛋白实现Na 的区隔化和Na 的外排。因此,对 NHX1 基因的耐盐特性进行深入的研究有着重要的意义。Apse 等(1999)在拟南芥中过量表达拟南芥AtNHX1基因可以使转基因植株在200 mmolL-1 NaCl 的胁迫下正常生长;Zhang 等(2001)在油菜中转入AtNHX1基因,发现其不但可以在高盐环境中正常生长,开花,结果,且产量和品质不受影响;将耐盐植物北滨藜的 AgNHX1 基因转入水稻经过量表达其耐盐性是对照植株的 8 倍(Ohta et al.,2002);在烟草中过量表达油菜BnNHX1基因(Wang et al.,2004)、大麦 HbNHX1 基因(L et al.,2005)和獐茅 AlNHX1基因(张高华 等,2008)等都可以显著提高转基因植株的耐盐性。

Na /H 逆向转运蛋白(Na /H antiPorter或exehanger,NHA或NHE),普遍存在于细菌、酵母、藻类、动物和植物的膜系统上,它参与调节细胞质内的PH值、Na 浓度及细胞体积变化等多种生命活动,并通过将Na 外排或区隔化而成为重要的耐盐机制之一。1949年,PittS等就预测在真核生物中存在着Na /H 逆向转运蛋白的活性,这是人类最早的关于Na /H 逆向转运蛋白的活性的报道;1976年Murer等和Ratner等分别在兔子肾细胞的质膜上和大麦质膜发现了Na /H 逆向转运蛋白,从而证实了Pitts等人当初的预测;Blumward和Poole于1985年又在红甜菜根部贮藏组织的液泡膜上发现了与质膜型不同的Na /H 逆向转运蛋白活性。此后又分别在动物、藻类和酵母的质膜上及盐生植物盐生车前非盐生植物拟南芥的液泡膜上发现了Na /H 逆向转运蛋白。

Na /H 逆向转运是一种电中性的,Na : H 为l:l的跨膜转运,它依赖跨膜的Na 、H 浓度梯度,即必须依赖于膜上的H -ATPase和H -PPiase所产生的H 泵,并通过H 泵使Na 逆着Na 浓度梯度运输。高等植物的Na /H 逆向转运蛋白的活性分别以P型H -ATPase(质膜)和V型H -ATPase (液泡膜)及H -PPiase建立的跨膜质子梯度作为驱动力,驱动Na 排出细胞或区隔化于液泡研究还发现Na /H 逆向转运蛋白具有一些别的特性,如在添加蛋白合成抑制剂的情况下,用100mmol/L的Nacl溶液对大麦胁迫10分钟后,在大麦根部细胞的液泡膜上能够检测到Na /H 逆向转运蛋白的活性,且在0.5-1小时蛋白活力达到最大值,这表明盐诱导可激活已经存在的Na /H 逆向转运蛋白,而不是重新进行合成。尝试用不同的阳离子如K 、Rb 、Li 等代替Na 以研究不同离子下Na /H 逆向转运蛋白的活性,但结果表明只有Na 可以激发Na /H 逆向转运蛋白的活性。概而言之, Na /H 逆向转运蛋白具有电中性、迅速性、特异性等特点。

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2. 研究的基本内容和问题

研究的目标:

转荷花Na /H 转运蛋白基因是否会提高扬麦158的耐盐性。

研究内容:

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3. 研究的方法与方案

研究方法:

(1) 转荷花Na /H 转运蛋白基因小麦T2代小麦种子萌发率分析

(2) 转荷花Na /H 转运蛋白基因小麦T2代小麦植株GUS染色分析

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4. 研究创新点

1、从冬荷中克隆到了一个耐盐相关基因液泡型Na /H 逆向转运蛋白基因转化到小麦中,并获得耐盐性提高的转基因小麦新品系。

2、利用荧光定量PCR的方法分析了耐盐信号通路基因在转基因小麦中的表达情况,初步解析了液泡型Na /H 逆向转运蛋白基因介导的耐盐性的分子机制。

5. 研究计划与进展

2013年6月-2013年9月

对小麦T2代种子进行根部的GUS染色分析实验和PCR鉴定,筛选出阳性植株

2013年9月-2013年11月

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