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相似文献
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1.
唐古特白刺质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
土壤中过多的Na+会导致植物产生盐害,严重影响植物的生长和发育。质膜型Na+/H+逆向转运蛋白SOS1介导植物细胞内过量的Na+外排,在植物抵御盐胁迫过程中起着重要的作用。唐古特白刺隶属于蒺藜科白刺属,是中国特有的盐生植物,主要生长于西北地区的荒漠或盐渍化荒漠,具有极强的抗逆能力。应用简并RT-PCR及RACE技术克隆获得唐古特白刺Na+/H+逆向转运蛋白NtSOS1基因(GenBank登录号KC292267)。序列分析显示,该 cDNA全长4 008 bp,包含3 492 bp的开放阅读框,编码分子量为127.59 kDa的蛋白质。疏水性分析预测NtSOS1基因编码蛋白N端具有11个跨膜结构域,C端具有一个面向胞质的长亲水尾部,包含保守环核苷酸结合区域、自我抑制基序及磷酸化位点等多个活性调控结构域。NtSOS1氨基酸序列与葡萄、霸王、拟南芥等植物的SOS1序列同源性较高,分别可达71.77%,68.94%,62.65%。系统发育分析表明NtSOS1基因为质膜型Na+/H+逆向转运蛋白,与液泡型Na+/H+逆向转运蛋白属于不同分支。半定量RT-PCR结果显示冷、热、盐和干旱胁迫都可以诱导NtSOS1基因的表达,同时,NtSOS1基因随着盐处理浓度增加呈现出先上升(0~300 mmol/L)后下降(400 mmol/L)的趋势。结合植物的生境特点和NtSOS1表达模式分析,该基因表达水平的升高可能在唐古特白刺适应恶劣生境的过程中发挥积极作用。本研究的开展为利用NtSOS1基因进行作物与牧草改良并深入研究唐古特白刺抗逆分子机制奠定了基础。  相似文献   

2.
CPA(cation proton antiporter)超家族通过转运质子和一价金属离子调节细胞内离子和pH稳定。阳离子质子转运体(cation/H+ exchanger,CHX)基因家族属于CPA2(cation proton antiporter 2)超家族,其N端有一个Na+/H+ exchanger结构域,对植物维持细胞离子平衡、花器官发育起着至关重要的作用。通过生物信息学手段,系统地分析了蒺藜苜蓿CHX家族基因,通过全基因组筛选共鉴定出47个MtCHXs;染色体定位分析表明蒺藜苜蓿CHX基因分布在8条不同的染色体上;同源性分析显示蒺藜苜蓿和拟南芥亲缘关系近,而与水稻亲缘关系远;进一步进化关系分析将47个MtCHXs基因分为5组,并且各组内成员在基因结构和基序上比较保守;顺式作用元件分析发现MtCHXs基因启动子包含大量光响应元件、激素响应元件以及干旱、低温、创伤响应元件;表达特性分析发现MtCHXs在生殖器官中高表达,并且响应干旱、低温等非生物胁迫。  相似文献   

3.
李波  邬婷婷  方志坚  李红  杨曌  林浩 《草地学报》2019,27(6):1786-1792
为了探究外源脱落酸(Abscisic acid,ABA)对混合苏打盐碱胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗营养器官离子含量的影响,本试验以WL343HQ苜蓿种子为试验材料,对苜蓿幼苗进行150 mmol·L-1混合苏打盐碱胁迫和25,50,75和100 μmol·L-1ABA缓解处理,采用原子吸收法测定ABA缓解混合苏打盐碱胁迫下苜蓿幼苗根、茎和叶中钠(Na+)、钾(K+)、钙(Ca2+)和镁(Mg2+)离子含量的变化。结果表明:混合苏打盐碱胁迫导致苜蓿幼苗各器官的Na+,K+,Ca2+,Mg2+含量产生不同的变化;其中根中Na+和Ca2+含量增加,K+和Mg2+含量降低,茎中Na+,K+,Mg2+含量增加,Ca2+含量降低;叶中Na+和Mg2+含量增加,K+和Ca2+含量降低。经不同浓度的ABA处理的混合苏打盐碱胁迫后苜蓿幼苗各器官中,根中Na+含量、根和叶K+含量、根和叶Ca2+含量、根、茎和叶Mg2+含量均随ABA浓度增加而增加,茎和叶Na+含量随着ABA浓度的升高而下降,茎中K+和Ca2+含量随着ABA浓度的升高无明显变化。各器官中的Na+/K+,Na+/Ca2+和Na+/Mg2+比值均随着ABA浓度的升高而下降。可见,混合苏打盐碱胁迫影响苜蓿幼苗对Na+,K+,Ca2+,Mg2+在根、茎、叶营养器官的分布,与苜蓿幼苗的抗盐碱有一定的相关性。  相似文献   

4.
以芨芨草(Achnatherumsplendens)种子萌发苗为试验材料,分别以不同浓度NaCl和Na2SO4进行胁迫,通过对芨芨草叶片和根系中Na+,K+含量以及质膜H+-ATPase活性进行测定,以探讨盐胁迫对芨芨草中Na+,K+分布以及质膜H+-ATPase活性的影响。结果表明:随着NaCl和Na2SO4浓度的增加,芨芨草根系和叶片的Na+含量增加,K+含量下降,K+/Na+比值下降,根系中质膜H+-ATPase活性增加;在NaCl和Na2SO4胁迫下,芨芨草叶片中Na+含量显著低于根系,K+含量显著高于根系,叶片的K+/Na+比值均大于1并明显高于根系,根系的质膜H+-ATPase活性显著高于叶片;与NaCl相比,Na2SO4胁迫下,芨芨草根系向叶片的离子选择性运输系数(TSK,Na)较高,叶片和根系的质膜H+-ATPase活性明显高于相同浓度的NaCl胁迫组。与NaCl胁迫相比,芨芨草对Na2SO4胁迫的适应性更强。  相似文献   

5.
Ca2+/H+反向转运蛋白(CAX)是一类重要的跨膜转运蛋白,在调控植物Ca2+平衡、抵抗非生物胁迫和转运重金属离子等方面具有重要作用。利用生物信息学方法在全基因组水平对紫花苜蓿CAX基因家族进行了鉴定,并对其理化性质、结构特征、系统进化关系、顺式作用元件、染色体定位等进行了分析。结果表明,在紫花苜蓿全基因组中共筛选鉴定出15个MsCAX基因,分布于紫花苜蓿15条染色体上,发生22对基因片段重复事件,编码367~460个氨基酸,等电点为5.2~6.5,且均表现为疏水性蛋白。系统进化关系分析结果表明,MsCAXs分为2个亚家族,同一亚家族成员具有相似的基因结构、保守基序和跨膜结构域数量。MsCAXs启动子区域存在光响应性、激素反应性和胁迫响应元件。利用qRT-PCR分析了6个MsCAXs基因在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,在干旱和低温胁迫下,6个MsCAX基因均显著下调表达,在盐和盐碱胁迫下,3个MsCAX基因上调表达。说明在不同的非生物胁迫下,MsCAXs基因表现出不同的表达模式。研究结果为进一步探索紫花苜蓿CAX基因家族的功能提供了参考。  相似文献   

6.
为了解盐胁迫对燕麦(Avena sativa L.)K+,Na+积累和质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(AsSOS1)表达的影响,本研究以耐盐的‘青永久195’和敏盐的‘709’为材料,分别用0,30,60,90,120,150 mmol·L-1NaCl和0,0.5,1,2,4,8 mmol·L-1 KCl处理24 h,并用30,150 mmol·L-1 NaCl和0.5,8 mmol·L-1 KCl互作处理0,12,36,72 h,分析燕麦根和叶中K+,Na+积累、离子平衡及AsSOS1基因的表达情况。结果表明:K+含量和K+/Na+随盐浓度的增加和处理时间的延长有所下降,‘青永久195’的K+含量和K+/Na+高于‘709’;叶片中的K...  相似文献   

7.
植物高亲和性K+转运蛋白基因(HKT)编码K+、Na+转运或K+-Na+共转运质膜通道蛋白,在植物抗逆过程中发挥重要作用。为了研究长穗偃麦草EeHKT1;4(GenBank: KF956112.1)的功能作用,构建了EeHKT1;4过表达植物表达载体转化拟南芥,进行拟南芥转基因植株的抗旱耐盐性评价分析。结果显示,正常生长条件下野生型(WT)与转基因株系的主根长度无差异,NaCl与甘露醇处理下WT和转基因株系根的生长受到抑制,转基因株系根长度均大于同等胁迫条件下(WT)的根长;正常生长条件下WT与转基因株系表型无显著差异,但在NaCl与甘露醇处理下WT表现出叶片萎缩和植株枯黄,转基因株系仅部分植株表现出叶片萎缩,同一胁迫条件下转基因株系的植株存活率皆高于WT。硝基氮蓝四唑(NBT)与二氨基联苯胺(DAB)染色结果显示,正常生长条件下WT与转基因株系叶片染色相对较浅,随着NaCl与甘露醇浓度提高,所有叶片染色程度逐渐加深且同等胁迫下WT染色程度高于转基因株系。以正常生长条件下基因的表达量为对照,随着NaCl浓度的增加,AtSOS1基因在WT和转基因植株中逐渐上调且在转基因中的表达量高于WT;AtNHX1基因在NaCl处理下上调表达且转基因植株中表达量低于WT,除转基因株系L5外并未检测到WT和转基因株系自身因NaCl浓度的提高AtNHX1基因表达量发生改变;在甘露醇处理下,AtRD29BAtP5CS1基因均上调表达且转基因植株中表达量高于WT。综上所述,EeHKT1;4过表达降低了逆境胁迫下拟南芥中超氧阴离子和H2O2的积累,诱导抗逆基因上调表达,增强拟南芥抗旱耐盐性。  相似文献   

8.
紫花苜蓿是世界最重要的豆科牧草之一,干旱是影响其产量和地理分布的关键瓶颈。在紫花苜蓿响应干旱胁迫过程中,转录因子发挥着重要的调控作用。TCP(teosinte branchesd 1/cycloidea/pro-liferating cell factors)为植物特有的转录因子,在植物生长、发育、响应逆境胁迫中都具有重要的生物学功能。截至目前,该基因家族在紫花苜蓿中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能仍未见报道。因此,为进一步挖掘紫花苜蓿中响应干旱胁迫功能基因,本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行了鉴定,并对其系统进化、基因结构、染色体定位、共线性分析以及干旱胁迫下的表达模式进行了分析。结果表明,紫花苜蓿基因组中共鉴定出40个MsTCP基因,不均匀地分布于20条染色体上,其中包括17对旁系同源基因对,且都是基因片段复制事件。系统发育和保守结构域分析发现,MsTCP基因可以分为2个大分支和3个亚家族(PCF, CIN与CYC/TB1),同一分支中的成员具有相同氨基酸数目的TCP结构域,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。此外,通过分析紫花苜蓿响应干旱转录组数据共鉴定出4个可能与紫花苜蓿响应干旱胁迫有关的MsTCP基因(MsTCP23MsTCP27MsTCP29MsTCP33)。qRT-PCR结果进一步表明PEG模拟干旱胁迫处理后,这4个基因的表达量在根和叶中均显著上调,进一步确定了这些基因的确响应紫花苜蓿干旱胁迫。该研究为后期深入解析紫花苜蓿响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱紫花苜蓿新种质奠定基础。  相似文献   

9.
AtNHX1基因对菊苣的转化和耐盐性研究   总被引:6,自引:5,他引:1  
用农杆菌介导法将AtNHX1基因导入菊苣中,共获得42株卡那霉素(Kan)抗性再生植株。经过PCR检测、Southern杂交和RT-PCR检测表明,AtNHX1基因已成功整合到菊苣基因组中,并且能够正常转录。野生型和转基因植株诱发的愈伤组织进行耐盐生长试验,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+和Na+含量测定结果显示,转基因植株叶片比野生型积累更多的Na+和K+,维持较高的K+/Na+;叶片相对电导率测定结果表明,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菊苣耐盐性的同时减轻了盐胁迫对植物细胞膜的伤害。  相似文献   

10.
膜联蛋白(annexins)是一类进化保守的多基因家族蛋白,它们广泛存在于真核生物中,能通过Ca2+与膜磷脂的结合参与胁迫相关的多种生物学过程。早期对膜联蛋白的研究多集中于脊椎动物,对植物膜联蛋白的认识开始于番茄。关于豆科植物尤其是牧草中膜联蛋白的研究还鲜有报道。本研究分析了蒺藜苜蓿膜联蛋白与饲草紫花苜蓿同源蛋白的进化关系,研究了蒺藜苜蓿膜联蛋白基因MtANN2的表达模式,进一步利用拟南芥同源基因的突变体阐明了MtANN2在根系发育和盐胁迫中的功能。RT-qPCR结果显示,MtANN2在根中高丰度表达,且表达水平受NaCl诱导。RNA原位杂交表明MtANN2特异表达于幼苗侧根原基。拟南芥同源基因AtANN2的T-DNA插入突变体植株弱小、侧根数少、根鲜重低,且对盐(100 mmol·L-1)处理的敏感性显著高于野生型。超表达MtANN2atann2后转基因植株的侧根数介于野生型与突变体之间,根鲜重接近野生型,表明MtANN2能在一定程度上互补该突变体的表型缺陷。在盐处理下,该转基因株系的发芽率和长势均恢复到类似野生型的水平。以上结果从分子水平上表明,蒺藜苜蓿膜联蛋白MtANN2参与植物根系生长及盐胁迫响应,高水平表达该基因能够改善植物的耐盐性。本研究为紫花苜蓿耐盐分子育种提供了备选基因。  相似文献   

11.
不同浓度镉胁迫下6种草本植物的耐性及富集特征的比较   总被引:1,自引:0,他引:1  
张杨杨  李希铭  高鹏  宋桂龙 《草地学报》2021,29(6):1265-1276
为了筛选并评价耐镉(Cadmium,Cd)性较高的优势植物物种,本研究以紫花苜蓿(Medicago sativa)、百脉根(Lotus corniculatus)、多变小冠花(Coronilla varia)、披碱草(Elymus dahuricum)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum)和野牛草(Buchloe dactyloides)为试验材料,采用盆栽模拟试验进行不同浓度Cd胁迫处理,以0 mg·kg-1Cd处理浓度为对照(CK),探究多梯度Cd胁迫对植物的富集特征及根系形态变化的影响,并评估其Cd耐性阈值。结果表明:不同浓度Cd胁迫下6种草本植物的生物量及根系形态均表现出“低促高抑”现象;不同物种对Cd的耐受能力不同,紫花苜蓿和多变小冠花对Cd的耐性阈值在50 mg·kg-1到100 mg·kg-1之间,百脉根、披碱草、细茎冰草和野牛草对Cd的耐性阈值在100 mg·kg-1以上;在100 mg·kg-1Cd胁迫下百脉根、披碱草和野牛草,可通过植物萃取的方式应用于重金属污染土壤的治理修复;细茎冰草在100 mg·kg-1Cd胁迫下,根系富集系数仍然大于1,且根系生物量、耐性系数具有随着Cd胁迫加重不断上升的趋势,是较理想的修复重金属污染土壤的高耐高抗型草本植物材料。  相似文献   

12.
为明确外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对紫花苜蓿苗期盐害的缓解效应,本研究以偏关苜蓿(Medicago sativa ‘Pianguan’)为供试材料,采用发芽试验的方法,探讨不同施用浓度(0.025,0.25,2.5,25和250 μmol·L-1)和浸泡时间(3,6,9,12和24 h)的MeJA处理对盐胁迫(NaCl)下偏关苜蓿的发芽率(germination percentage,GP)、发芽指数(germination index,GI)、幼苗活力指数(seedling vigor index,SVI)、平均发芽时间(mean germination time,MGT)、相对含水量(relative water content,RWC)、根长(root length,RL)和芽长(shoot length,SL)的影响,并利用隶属函数法进行多指标综合性评价。结果表明:在150 mmol·L-1 NaCl胁迫下,MeJA预处理种子能不同程度地缓解盐害,而且浓度为25 μmol·L-1的MeJA浸种3 h为最佳处理组合,对盐胁迫下偏关苜蓿种子萌发的促进效果最好,其显著提高了种子的GP,GI,SVI和SL(P<0.05),但是对MGT,RWC和RL影响不显著。本研究为MeJA在苜蓿幼苗阶段耐逆栽培中的合理使用提供参考和指导。  相似文献   

13.
本研究以‘甘农5号’紫花苜蓿(Medicago sativa L ‘Gannong No.5’)品种为实验材料,设置两种施加方式(叶施、根施)和六个外源甜菜碱浓度(0,10,20,30,40和50 mmol·L-1)处理苜蓿幼苗,在低温(4℃)胁迫7 d后测定其生长和相关生理指标,探究外源甜菜碱缓解苜蓿低温胁迫的生理机制。结果表明,叶施和根施外源甜菜碱均能够有效缓解低温胁迫下苜蓿幼苗苗长、根长、地上及地下生物量和叶绿素含量的降低,增加可溶性糖和游离脯氨酸的含量,减少叶片相对膜透性和丙二醛含量的升高,显著提高抗氧化酶活性以及非酶抗氧化物质含量,同时,外源甜菜碱还可以促进低温胁迫下苜蓿幼苗内源甜菜碱的积累和甜菜碱脱氢酶活性,增强渗透调节能力,进而提高苜蓿对低温胁迫的抗性。通过隶属函数分析得出,叶施30 mmol·L-1和根施40 mmol·L-1的外源甜菜碱对缓解苜蓿幼苗低温胁迫的效果最佳。  相似文献   

14.
本试验以偏关苜蓿(Medicago sativa ‘Pianguan’)种子为材料,从不同消毒剂、培养基成分对种子萌发以及不同激素及浓度配比对愈伤组织诱导分化的影响等方面展开研究。结果表明:0.1% HgCl2消毒6 min后置于1/4MS培养基上的种子发芽率、发芽势较高,霉烂率低;不同外植体的最优愈伤诱导培养基为MS+2 mg·L-1 2,4-D+0.4 mg·L-1KT,下胚轴与子叶最高诱导率分别为100%和98%;最优愈伤分化培养基为UM+1.6 mg·L-1KT,下胚轴与子叶最高分化率分别为59%和44%;不定芽转至1/2MS生根培养基,生根率达64%。本研究系统构建了优化的偏关苜蓿植株再生体系,可为后续遗传转化提供技术支撑。  相似文献   

15.
4CL(4-coumarate:coenzyme A ligase)是木质素合成途径关键酶,已被证明在生物和非生物胁迫、机械损伤抗性等生物过程中具有重要作用,但与柠檬酸分泌相关的耐铝功能还没有报道。本研究选择丹波黑大豆Gm4CL2,利用RT-PCR技术克隆其全长编码序列,蛋白质序列多重序列比对和进化树分析不同物种间的亲缘关系,农杆菌介导浸花法和叶盘法分别遗传转化拟南芥和紫花苜蓿,q RT-PCR技术检测基因的表达水平。序列分析结果发现,Gm4CL2全长编码序列为1668 bp,该基因编码555个氨基酸,为双子叶植物Ⅰ类4CL。Real-time PCR结果显示,50μmol·L-1Al Cl3(p H 4.5)特异诱导Gm4CL2在丹波黑大豆幼苗0~2 cm的根尖组织表达;过表达Gm4CL2拟南芥,在铝处理条件下其根尖At MATE、At STAR1和At STAR2表达量显著上调(P<0.05)。Al3+胁迫条件下,过表达Gm4CL2拟南芥根相对伸长量、根尖SOD、POD活性和柠檬酸分泌量显著高于野生型,根尖伊文...  相似文献   

16.
为探明紫花苜蓿(Medicago sativa)、湖南稷子(Echinochloa frumentacea)、高羊茅(Fectuca arundinacea)、鹰嘴紫云英(Astragalus cicer)种子萌发期间对盐碱胁迫的耐受性,本研究测定了不同浓度NaCl或NaHCO3胁迫处理下种子萌发相关指标,通过建立回归...  相似文献   

17.
1)利用浓度分别为0.1和1.0 mmol/L的外源NO供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)浸泡紫花苜蓿种子48 h。在(25±1)℃下将每批50粒种子置于培养皿进行恒温光照培养,重复3次,连续10 d在培养皿中加入6 mL 0.15% NaCl处理液并统计日发芽率,以探讨NO对NaCl胁迫下紫花苜蓿种子萌发的影响。2)利用0.1和1.0 mmol/L浓度的外源NO供体SNP处理0.15% NaCl胁迫下的紫花苜蓿幼苗。试验设计了4个处理,分别为T1:对照组(CK)为蒸馏水;T2:0.15% NaCl;T3:0.1 mmol/L SNP+0.15% NaCl;T4:1.0 mmol/L SNP+0.15% NaCl。每个处理重复3次。分别于0 (胁迫前),2,4,6和8 d后采集生长状况一致的幼苗叶片测定游离脯氨酸含量、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、O2-产生速率、过氧化氢酶(catalase, CAT)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、叶绿素含量、可溶性糖含量。以探讨NO对NaCl胁迫下的紫花苜蓿幼苗叶片抗氧化系统的影响。结果表明,外源NO可以缓解NaCl胁迫对紫花苜蓿种子萌发的抑制作用,促进NaCl胁迫下紫花苜蓿种子活力,促进脯氨酸和可溶性糖含量的积累,能缓解NaCl胁迫引起的膜脂过氧化产物MDA含量的增加、缓解活性氧代谢引发的H2O2含量的增加及叶绿素的降解,抑制O2-产生速率,提高SOD、POD、CAT的活性。这种保护效应与NO的浓度明显相关,0.1 mmol/L SNP处理效果显著优于1.0 mmol/L SNP处理。  相似文献   

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