【摘 要】
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水稻(Oryza sativa)是世界第二大粮食作物,关系到国家的粮食安全。盐胁迫是一种主要的非生物胁迫,它导致了全世界相当大的作物产量损失。水稻受盐胁迫时,细胞外渗透压高于胞内,导致根系无法从外界吸收水分,造成生理干旱。通过对植物耐盐分子机制的研究,发现液泡膜上的K+/H+逆转运蛋白NHX(Na+/H+antiporter,NHX)可以将细胞质中过多Na+转运至液泡中隔离起来,降低Na+的毒害,
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水稻(Oryza sativa)是世界第二大粮食作物,关系到国家的粮食安全。盐胁迫是一种主要的非生物胁迫,它导致了全世界相当大的作物产量损失。水稻受盐胁迫时,细胞外渗透压高于胞内,导致根系无法从外界吸收水分,造成生理干旱。通过对植物耐盐分子机制的研究,发现液泡膜上的K+/H+逆转运蛋白NHX(Na+/H+antiporter,NHX)可以将细胞质中过多Na+转运至液泡中隔离起来,降低Na+的毒害,同时调节渗透压,防止细胞失水。本研究从日本晴水稻中克隆出1个与NHX功能调控相关的基因,对其编码蛋白进行生物学分析,利用转基因水稻观察其盐胁迫响应,为研究水稻耐盐机理和抗逆育种提供理论依据,主要研究结果如下:1.利用PCR克隆技术从水稻中分离到K+/H+逆转运蛋白基因OsNHX5。生物信息学分析表明,OsNHX5蛋白属于一价阳离子/H+反向转运体(Cation/proton antiporter,CPA)基因家族中的Class Ⅱ亚家族。OsNHX5基因的编码区(CDS)全长1608 bp,编码535个氨基酸。进化树分析表明,OsNHX5与拟南芥的AtNHX5,AtNHX6在蛋白水平上分别有83%和82.5%的序列相似性。2.OsNHX5蛋白与AtNHX5蛋白,在亚细胞水平上都定位于细胞的内膜系统上。3.在200mmol·L-1 NaCl处理3 h后,野生型日本晴株系叶子中OsNHX5表达量上升约1.6倍,而在根中表达水平没有显著变化;200 mmol·L-1 KCl胁迫处理3h后,OsNHX5表达水平在叶子中明显上调,约升高3.6倍,而在根中其表达水平没有显著变化。4.在300 mmol·L-1 NaCl处理的条件下,OsNHX5过表达株系根长和根重与对照(CK)比分别减少为CK的84%和96%;野生型水稻相根长和根重分别减少为CK的68%和56%。其减少量远远低于野生型株系,进一步证明了OsNHX5在盐胁迫方面起着重要的作用。
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