过量表达TaNHX2基因提高棉苗的耐盐性研究

摘要

液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白(NHX)在调节细胞pH稳态和离子平衡中起着非常重要的作用.盐胁迫下,Na+/H+逆向转运蛋白能够把细胞质中的Na+区隔化到液泡,降低细胞质中的Na+含量,从而提高植物的耐盐性.许多研究证明过量表达NHX基因能够提高转基因植物的耐盐性.目前还未见在棉花中过量表达NHX基因提高耐盐性的研究报道.本文以中国科学院遗传与发育研究所克隆自小麦的TaNHX2基因,通过组织培养和农杆菌介导法转化陆地棉(Gossypium hirsutum L.)泗棉3号,得到再生植株并加代后获得转基因纯合株系.以转TaNHX2基因棉花品系L1和L2及其转化受体泗棉3号(SM3)为材料,研究了转TaNHX2基因对棉花耐盐性的影响.rn 选取饱满的转基因棉花品系L1和L2及其转化受体SM3播种在灭菌的含有不同浓度NaCl(0、100和200 mmol·L-1)的河沙中,然后统计发芽率.播种在无盐河沙中的棉苗长出2片真叶后,从沙中挖出放置在日光温室水培,待棉苗长出4片真叶后,选取长势一致的棉苗进行不同浓度NaCl(0、100和200 mmol·L-1)处理,处理10 d后测定鲜重、干重、叶绿素含量、光合速率、Na+和K+含量等指标.结果表明:rn 1)无盐胁迫条件下,转TaNHX2基因棉花品系L1和L2及其转化受体SM3生长表现一致,并且各生理指标也没有差异.rn 2)无盐胁迫条件下,转基因棉花品系L1和L2及SM3的种子萌发率没有差异;盐胁迫条件下,转基因品系L1和L2及SM3的种子萌发率都显著下降,但盐胁迫条件下转基因品系L1和L2的种子萌发率显著高于SM3.rn 3)盐胁迫处理后,转基因品系L1和L2及SM3的鲜重、干重、叶绿素含量和光合速率都随着盐浓度的增加和盐处理时间的延长逐渐降低.但是,相同盐处理条件下,转基因品系L1和L2的鲜重、干重、叶绿素含量和光合速率都显著高于SM3.rn 4)盐胁迫后,转基因品系L1和L2及SM3叶片和根中的Na+含量都随着盐浓度的增加和盐处理时间的延长逐渐升高,但K+含量都随着盐浓度的增加和盐处理时间的延长逐渐降低.转基因棉花品系L1和L2叶片中的Na+含量显著高于SM3,但根中的Na+含量稍低于SM3;转基因品系L1和L2叶片中的K+含量稍高于SM3,根中的K+含量与SM3没有显著差异.rn 综上,转TaNHX2基因促进了棉花种子在盐胁迫条件下的萌发,提高了盐胁迫条件下转基因棉苗的鲜重、干重、叶绿素含量和光合速率,增强了转基因棉花的耐盐性.盐胁迫条件下转基因棉花叶片中Na+含量显著高于SM3,可能是因为过量表达TaNHX2基因使转基因棉花液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白活性增强,大量的Na+被区隔化到液泡中所致.大量的Na+被区隔化到液泡还降低盐胁迫下转基因棉花的渗透胁迫,从而减轻了盐害.