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盐胁迫是影响种子萌发和幼苗生长的重要环境因子之一,种子在萌发期对盐胁迫尤为敏感,盐对种子萌发的抑制作用集中在种子春化后萌发期,目前盐对种子萌发的铵毒害及抑制作用的机制还不够清楚。 谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)参与氮代谢过程,并广泛分布于微生物和高等动植物中,其主要作用为同化铵离子生成谷氨酰氨。由于谷氨酰胺合成酶所具有的铵同化作用,推测植物种子萌发过程中的谷氨酰胺合成酶能够通过同化铵离子从而缓解盐胁迫导致的氨毒害作用,因此本论文以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的谷氨酰胺合成酶基因为研究对象,对AtGLN1;1和AtGLN1;5基因在表达特性,对盐胁迫和环境中氮源响应等方面进行分析,试图揭示种子萌发期在盐胁迫与氮素代谢间存在的关系。 本研究中分析了AtGLN1;1和AtGLN1;5基因在野生型拟南芥植株中的表达特性,并对AtGLN1;1和AtGLN1;5基因对盐胁迫等环境胁迫和环境中不同氮源的表达特征进行了研究,研究结果表明,种子萌发时期AtGLN1;1基因的表达量随萌发时间的延长而下降;AtGLN1;5在种子萌发初期其表达量能够被检测,幼苗中几乎无法被检测。在幼苗叶中,AtGLN1;1基因在盐胁迫下被诱导表达,在甘露醇胁迫中,和以KNO3和NH4+为氮源时均是先诱导后抑制;AtGLN1;5基因在盐胁迫下及以KNO3和NH4+为氮源时均是先诱导后抑制,在甘露醇胁迫下表达量被抑制。在幼苗的根中,AtGLN1;1基因在盐胁迫下及以KNO3为氮源时被诱导表达,在甘露醇胁迫及以NH4+为氮源时其表达先被诱导再被抑制;AtGLN1;5基因在盐胁迫及甘露醇胁迫下受到抑制,以KNO3和NH4+为氮源时受到诱导。 拟南芥AtGLN1;1和AtGLN1;5基因突变体与过表达株系在盐胁迫、甘露醇及不同氮源处理下的研究结果显示,AtGLN1;1与AtGLN1;5基因的过量表达有助于盐胁迫及甘露醇胁迫下拟南芥种子的萌发过程。AtGLN1;1和AtGLN1;5基因的过量表达可以强化拟南芥植株在足量NO3-型和NH4+型氮源存在下的萌发过程,并能在NH4+过多甚至产生毒害的情况下促进植株的生长。Atgln1;1及Atgln1;5突变体株系除在甘露醇处理下与野生型相比没有受到抑制外,在其他处理下的根长及鲜重均比野生型要低。