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钙离子(Ca2+)和钙受体钙结合蛋白在促进植物营养生长和响应生物与非生物胁迫中发挥重要作用。适应一定胁迫环境的野生植物,很可能具有与抗逆相关的新型钙结合蛋白编码基因。内蒙古大兴安岭地区的天然优势树种兴安落叶松(Larix gmelinii),是松科落叶松属的落叶乔木,由于其具有抗寒耐湿、适应能力强等优良特性,被广泛应用于造林、造纸等多个领域。本研究在获得兴安落叶松转录组数据库的基础上,发现了9个兴安落叶松特有钙结合蛋白,进一步探究了其中3个蛋白质的功能。主要研究结果如下:(1)烟草下表皮瞬时表达实验证实,LgCaMBP12195蛋白定位于高尔基体。在5种不同浓度Ca2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+和Mg2+的胁迫条件下,转LgCaMBP12195基因拟南芥仅表现出了低铁抗性。电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对植物体元素含量检测发现,低铁处理的转LgCaMBP12195基因拟南芥,其植物体内Fe元素含量显著高于野生型,而Ca和Zn元素含量没有显著性差异。以上结果说明,LgCaMBP12195蛋白可显著提高植物体Fe元素的积累,促进植物在低铁胁迫下的生长。(2)LgCCHC-20045-GFP融合蛋白在烟草下表皮的瞬时表达显示,LgCCHC-20045蛋白定位于高尔基体。在5种不同矿质营养胁迫下的生长表型分析发现,转LgCCHC-20045基因拟南芥在低铁和高锌处理下表现出明显的生长优势,其生长指标(根长、鲜重)与野生型相比具有显著性差异,表明LgCCHC-20045基因的表达显著促进了低铁和高锌胁迫下植物的生长。经ICPOES检测发现,与野生型植物相比,转LgCCHC-20045基因拟南芥在受到低铁胁迫时,植物体内Ca、Fe和Zn元素含量显著升高;在受到高锌胁迫时,植物体内Ca和Zn元素含量显著升高。以上结果说明,LgCCHC-20045蛋白不仅可显著提高植物体积累Ca、Fe和Zn元素,促进植物在低铁胁迫下的生长;而且可显著提高植物体Ca和Zn元素的积累,促进植物在高锌胁迫下的生长。(3)亚细胞定位分析证实,LgMog/PsbP15374蛋白定位于高尔基体。在5种不同矿质营养胁迫下的生长表型分析发现,LgMog/PsbP15374基因在拟南芥中的异源表达,显著促进了幼苗的生长,并增强了其对低铁和高锌胁迫的耐受性。经ICP-OES检测发现,LgMog/PsbP15374蛋白可显著提高植物体积累Ca、Fe和Zn元素,促进植物在低铁胁迫下的生长,但在高锌胁迫下对植物体内Ca、Fe和Zn元素的积累没有作用。本研究获得了9个兴安落叶松特有钙结合蛋白,对其中的3个蛋白质深入探究发现,定位于高尔基体的LgCaMBP12195、LgCCHC-20045和LgMog/PsbP15374蛋白,虽未表现出直接的Ca2+响应,但其调控植物在低铁/高锌胁迫下较强耐受性的作用过程,与钙信号网络相关联。以上研究结果为深入分析兴安落叶松钙结合蛋白的功能及作用机制奠定了基础。