盐爪爪磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因的克隆及表达分析

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盐爪爪(Kalidium foliatum)为藜科盐爪爪属的多年生稀盐真盐生植物,其叶片高度肉质化。广泛分布于我国内蒙古、黑龙江、宁夏、河北、青海、甘肃、新疆等高度盐渍化土壤中,研究盐爪爪的耐盐机理对于改良农作物的抗盐性及提高盐渍土的利用率具有重要的意义。  为了解析盐爪爪耐盐的生理基础和分子机制,本实验组前期利用 cDNA-AFLP技术已成功获得了盐爪爪在高盐诱导下差异表达基因的EST序列。通过对EST序列的初步分析,发现了一些在盐胁迫下行使特异功能的差异表达的基因。其中,发现与植物磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)高度同源的EST序列出现的频率较高。以此为基础,本研究成功克隆了盐爪爪PHGPx基因cDNA全长,检测了盐爪爪PHGPx酶活性与NaCl处理之间的关系,对NaCl处理与盐爪爪PHGPx基因表达的相关性进行了分析,同时成功的构建了植物表达载体pJG053-KfPHGPx-GFP,并转化农杆菌GV3101,使该基因在烟草(Nicotiana tabacum L.)叶片中瞬时表达,为后续的基因功能研究奠定了基础。主要结果如下:  (1)以实验组前期筛选的EST序列为基础,采用RACE技术与转录组测序技术结合,从盐爪爪中成功克隆了编码磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)的基因,将其命名为KfPHGPx。KfPHGPx基因的完整序列为714 bp,编码237个氨基酸。  (2)测定了不同浓度 NaCl处理下盐爪爪叶片 KfPHGPx酶活性,结果发现,随着NaCl浓度的上升KfPHGPx酶活性呈现先升后降的变化趋势,表明盐爪爪的KfPHGPx的酶活性受到NaCl处理的诱导而发生变化;利用半定量RT-PCR和qRT-PCR检测不同浓度NaCl处理下KfPHGPx基因的表达模式,结果显示,NaCl处理使盐爪爪叶片KfPHGPx表达量发生了显著的变化,且呈现不同的剂量相关性。  (3)将 KfPHGPx基因成功构建到植物荧光蛋白表达载体 pJG053-GFP中,通过农杆菌GV3101介导,注射到烟草叶片,检测到该基因在烟草叶片中发生了瞬时表达。  本研究首次克隆出盐爪爪 KfPHGPx的 cDNA全长,测定了不同浓度 NaCl处理下PHGPx酶活性,对该基因受盐诱导的表达模式进行了分析,并成功构建了植物瞬时表达载体。相关结果不仅为进一步深入研究KfPHGPx的功能奠定了基础,而且对于阐明盐爪爪耐盐机制、提高农作物耐盐能力、提高盐渍化土壤利用率、环境保护等方面都具有重要的理论意义。
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