西伯利亚白刺高亲和钾离子转运蛋白基因的克隆及特性分析

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanleifeng222
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白刺属(Nitraria L.)是蒺藜科(Zygophyllaceae)的一个小属,主要生长在荒漠和半荒漠地区,具有较强的耐干旱、耐盐碱和抗风沙能力,所以研究白刺的耐盐机理,开发其耐盐基因资源可为农作物和林木的遗传改良提供理论和实验依据。  高亲和钾离子转运蛋白(High affactive K+ transpoter,HKT)位于质膜上,调控植物重吸收钠离子,维持胞内稳定的Na+/K+平衡,从而提高植物耐盐性。植物在蒸腾拉力作用下将根部Na+通过木质部薄壁细胞向上运输,HKT1将茎木质部中过多的Na+经共质体途径卸载到韧皮部,再运输回根部,以防止地上部分Na+积累过多。  本研究利用同源克隆技术分离了西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall)高亲和钾离子转运蛋白基因(命名为NsHKT1)及其启动子序列,并对其表达特性进行了研究。结果表明:克隆了1866bp NsHKT1 cDNA序列,包含1662bp的开放阅读框,在进化上与番茄(茄科)S1HKT1蛋白具有较近的亲缘关系。利用Tail-PCR技术克隆了943bp NsHKT1启动子序列,对其进行生物信息学分析结果显示,NsHKT1启动子区域含有2个干旱脱水响应元件(ACGTATERD1)、1个盐诱导元件(GT1GMSCAM4)、1个低温响应元件(LTRE1AVBLT49)、4个生长素响应元件(CATATGGMSAUR)等,表明NsHKT1基因的表达可能受环境及生长发育因子的调控。实时荧光定量结果显示,NsHKT1基因在白刺茎中表达量高于在根和叶中的表达量,在受低温、NaCl和干旱胁迫时其表达量明显上调。为了进一步研究 NsHKT1基因功能及异源表达特性,分别构建了pORE-pNsHKT1∷GUS、pBI101-NsHKT1真核表达载体及pET-32a(+)-NsHKT1原核表达载体。真核表达载体利用农瘤杆菌介导的花序浸染法对拟南芥进行遗传转化。转基因植物表分析结果显示,NsHKT1启动子引导的GUS蛋白主要表达在转基因拟南芥叶脉中,与其将木质部中过多的Na+经共质体途径卸载到韧皮部的功能相一致。盐胁迫下超表达NsHKT1转基因拟南芥长势优于野生型植株。原核表达载体导入大肠杆菌中,超表达NsHKT1基因大肠杆菌抵御非生物胁迫分析显示,盐、干旱、冷胁迫下其生长优于非转基因菌株。本研究成果为分析NsHKT1表达特性、功能及作用机理,及利用该基因改良农作物和林木的耐盐性提供理论和试验依据。
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