拟南芥在盐浓度下的影响啊
盐胁迫下盐芥和拟南芥内源激素质量分数变化的研究07
2007-1243(6) 北京师范大学学报(自然科学版)Journal of Beijing Normal University (Natural Science ) 657 盐胁迫下盐芥和拟南芥内源激素质量分数变化的研究3周宜君1,2) 刘 玉2) 赵丹华2) 程文静2) 赵 竹2) 张根发1)(1)北京师范大学生命科学学院,100875,北京;2)中央民族大学生命与环境科学学院,100081,北京)摘要 采用酶联免疫吸附(EL ISA )法测定了盐胁迫下盐芥(T hell ungiella halophila )和拟南芥(A rabi dopsisthaliana )叶片中生长素(IAA )、赤霉素(GA )、细胞分裂素(ZR )和脱落酸(ABA )等4种内源激素的质量分数,分析了2种植物的4种内源激素在盐胁迫下的响应特征.结果表明:48h 盐胁迫下拟南芥中的ABA 质量分数增加2～217倍,是主要的胁迫响应激素;盐芥中呈积累增加的是IAA 、ZR 、GA ,皆为促进生长的激素.说明盐胁迫下2种植物的激素应答方式不同.关键词 盐芥;拟南芥;盐胁迫;内源激素3国家“九七三”计划资助项目(2006CB100100);中央民族大学985工程资助项目(CUN9852323)通信作者收稿日期:2007206203 近年来,因土壤盐渍化造成的农业方面的减产引起人们关注,研究植物的耐盐机制、筛选抗盐基因用于培育抗盐品种是解决问题的重要途径.以拟南芥(A rabi dopsis t hali ana )为材料开展植物的耐盐机制研究已获得了许多重要的研究成果,如SOS 信号传导途径就是最先从拟南芥中发现的[1],但因拟南芥属于甜土植物,不能耐受高盐,所以不能满足工作的需要.在盐渍环境下生长的盐芥(Thellungiella halophila )为十字花科、盐芥属,在我国主要分布于新疆、山东等盐碱土壤区[2],耐盐性强,野生型为两年生草本植物.盐芥具有作为模式生物的基本特征,如植株矮小、生活周期短、可自花授粉、种子多、基因组小、易转化、易突变等,而且其cDNA 与拟南芥具有很高的同源性(90%～95%),上述特征为盐芥基因水平上的研究提供了有利条件.盐芥与拟南芥亲缘关系密切,其植株大小、形态结构和发育特性与拟南芥非常相似,因此,盐芥被提出作为耐盐模式植物[327],或称为拟南芥相关模式系统(A rabi dopsis t hali ana relative model system ,ARMS )[4].Wong C E 等[8]从6个方面总结了盐芥作为研究抵御非生物胁迫遗传机制的模式植物的有利条件.近几年来,关于盐芥的生理和分子水平上耐盐机制的研究受到关注,并获得了重要的研究成果[6211].在植物的生长发育、信号转导等过程中,植物激素发挥着重要作用.植物激素与适应逆境的关系研究亦取得了重要进展,许多研究表明,在干旱、盐胁迫等逆境下,细胞中脱落酸(ABA )会迅速积累,并通过ABA 的信号转导对环境胁迫做出积极、主动的适应性反应[12214],因此ABA 被称为“应急激素”.近年来的研究表明,植物激素不仅存在彼此的相互作用,而且可能几种激素共同调节同一过程或共用相同的信号物质[15].本文采用酶联免疫吸附(EL ISA )法,通过测定盐胁迫下盐芥和拟南芥叶片中生长素(IAA )、赤霉素(GA )、细胞分裂素(ZR )和ABA 4种内源激素的质量分数,以探讨盐胁迫下2种植物内源激素的响应特征,为研究盐芥的耐盐生理机制提供实验数据.1 材料与方法111 材料 将盐芥(山东型,山东师范大学生命科学学院馈赠)、拟南芥(哥伦比亚型)的种子播种于m (营养土)∶m (蛭石)∶m (珍珠岩)=2∶1∶1的混合土中,用Hoagland 营养液浇灌.生长条件:每天光照16h ,黑暗8h ,光源为T 管,光照强度80～95μmol ・m -2・s -1,相对湿度60%(d )、80%(n ),温度为23℃(d )、18℃(n ).长至4～6片叶时移栽至装有m (蛭石)∶m (珍珠岩)=1∶1的塑料盆中,每盆4株.当拟南芥长至3周(其发育期为壮苗期),盐芥长至8周(其发育期为壮苗期),利用不同浓度的NaCl 溶液进行高盐处理.112 方法 11211 NaCl 处理 对照材料用完全Hoagland 营养液浇灌.盐处理材料用Hoagland 营养液添加NaCl 溶液处理,拟南芥NaCl 溶液处理浓度为:0、50、100、200、300mmol ・L -1;盐芥NaCl 溶液处理浓度为:0、50、100、200、300、400、500、600mmol ・L -1.一次性处理达到终浓度,盐处理分别为24和48h ,每种处理3个重复,每个重复10～12株苗.11212 激素的提取 称取015～110g 植物材料,加2 658 北京师范大学学报(自然科学版)第43卷 mL 样品提取液,冰浴下研磨成匀浆,转入10mL 试管,放置在4℃下提取4h ,4000r ・min -1离心15min ,取上清液.沉淀再加1mL 提取液,搅匀,置4℃下提取1h ,离心,取上清液.上清液过C 218固相萃取柱.将过柱后的样品转入5mL 塑料离心管中,用氮气吹干,除去提取液中的甲醇,最后用样品稀释液定容.11213 激素的测定 采用EL ISA 进行激素的测定.在酶联免疫分光光度计上测定各浓度标准物和各样品490nm 处的D 值.2 结果与分析2.1 盐胁迫24h 的盐芥内源激素质量分数的变化 对盐芥进行24h 盐胁迫,取叶片进行4种内源激素的测定,结果见图1.比较胁迫处理下4种内源激素的质量分数w ,其变化趋势基本一致,呈先降低,后逐渐增加的趋势.与对照相比,在50mmol ・L -1NaCl 的胁迫下4种激素的w 皆降低,分别为对照的4017%(IAA )、7618%(GA )、5415%(ZR )和712%(ABA ),随着NaCl 的胁迫浓度提高,4种激素的w 增加,并在500mmol ・L -1浓度处接近或超过对照水平.其中在盐胁迫下盐芥中的w (ABA )变化较大,50～300mmol ・L -1NaCl处理下,w (ABA )维持较低水平,仅为对照的712%～2319%,当NaCl 胁迫浓度达到400mmol ・L -1时,w (ABA )迅速积累,达到对照水平的8412%.图1 不同浓度NaCl 胁迫下4种激素的质量分数w 的变化 212 NaCl 胁迫48h 下盐芥、拟南芥4种内源激素w的变化 对盐芥、拟南芥进行48h NaCl 胁迫,取叶片进行4种内源激素的测定,结果见图2.由图2可见,经过48h NaCl 胁迫,与对照相比,盐芥中w (ABA )并未有增加,而w (GA )、w (IAA )、w (ZR )随胁迫浓度增加呈现递增趋势;经过48h NaCl 胁迫,与对照相比,除50mmol ・L -1NaCl 胁迫下w (ABA )为对照的51%外,其他NaCl 浓度胁迫下拟南芥中w (ABA )皆高于对照2～217倍,其中200mmol ・L -1NaCl 胁迫下,w (ABA )积累达到最高,说明拟南芥对盐胁迫的应答中,ABA 作为响应激素发挥重要的作用.2.3 相同NaCl 胁迫浓度下盐芥与拟南芥内源激素w 变化的比较 对盐芥、拟南芥进行NaCl 胁迫处理48h ,比较其各相同胁迫浓度下4种内源激素w 的变化,结果见图3.对于IAA ,拟南芥中IAA 的本底w 高于盐芥,为盐芥的118倍,在NaCl 胁迫下,除50mmol ・L -1浓度下略有降低外,拟南芥中IAA 水平与对照相比基本未变;而盐芥中的IAA 在NaCl 胁迫下,呈递增积累,可图2 NaCl 胁迫下盐芥和拟南芥4种内源激素质量分数w 的变化 达到对照的1～2倍(见图3).2种植物中GA 的w 本底基本相同,NaCl 胁迫后w (GA )变化趋势相同,与对照相比,先呈递增累积,在 第6期周宜君等:盐胁迫下盐芥和拟南芥内源激素质量分数变化的研究659图3 相同浓度NaCl胁迫下盐芥(TH)和拟南芥(AT)的4种激素w的变化100mmol・L-1NaCl时达到最高,而后降低,且在各处理水平下拟南芥中的w(GA)皆高于盐芥.由图3可以看出,拟南芥的w(ZR)本底水平为盐芥的117倍,NaCl胁迫下2种植物的w(ZR)变化趋势不同,与对照相比,盐芥中的w(ZR)增加,在c(NaCl)为100mmol・L-1时达到最高,拟南芥中的w(ZR)除在c(NaCl)为200mmol・L-1时略高于对照外,皆低于对照水平.图3显示:拟南芥的w(ABA)本底水平低于盐芥,约为盐芥的7716%,NaCl胁迫下2种植物的w(ABA)变化不同,在c(NaCl)超过100mmol・L-1时,拟南芥中的w(ABA)增加,为对照的19918%～27115%.而盐芥中w(ABA)除100mmol・L-1NaCl 胁迫下有增加外,其他处理皆降低,为对照的11%～16%.3 讨论在植物激素中,IAA、GA、ZR是促进植物生长发育的激素,ABA为抑制植物生长、提高抗逆性、促进休眠的激素.此外,在植物生命周期中,植物激素间的相互作用是必不可少的.近年来用生物化学、遗传学、分子生物学的方法研究植物激素间如何影响信号转导或生物合成,在一定程度上揭示了分子水平上植物激素间的相互作用机制[16].研究表明:一些植物激素可提高植物抗盐性,抵消盐分胁迫,促进植物生长.如赤霉素(GA3)可促进盐渍条件下植物生长,抵消盐分对菜豆光合作用及运输的抑制[17].对于盐逆境条件下林木激素变化的研究表明:随着盐胁迫程度的增大,抑制型激素的含量有升高的趋势;而生长剂类激素的含量有下降的趋势.这在一定程度上反映了1个树种受到盐胁迫后,体内代谢机制的变化大小,也是1个树种对异常环境条件的一种适应表现[14].对24h盐胁迫下盐芥4种内源激素质量分数的变化分析,证实一定条件的盐处理影响了激素的合成和运输,使其质量分数低于对照水平.但与其他植物不同,随NaCl胁迫强度增大,促进生长的激素质量分数呈现递增趋势,并达到或超过对照水平,抑制型激素(ABA)质量分数并未增加,且在300mmol・L-1以下NaCl处理维持较低水平,说明盐生植物盐芥对盐胁迫适应较快.比较4种内源激素的质量分数,本底水平的IAA、ZR,拟南芥高于盐芥,而本底水平的GA、ABA,盐芥高于拟南芥.在盐胁迫条件下,拟南芥中呈积累增加的是GA、ABA,分别在100、200mmol・L-1NaCl协迫时达到最高水平,其ABA与GA的比值由对照水平的413提高至817(200mmol・L-1NaCl处理时);盐芥中呈积累增加的是IAA、ZR、GA,皆为促进生长的激素.说明2种植物在盐胁迫下激素应答的方式不同.拟南芥通过迅速积累ABA提高抗逆性,与水稻幼苗在盐胁迫处理下的激素响应相同[13];而盐芥适应盐胁迫能力较强,并未通过迅速积累ABA以抵制盐胁迫,而且IAA、ZR、GA等促进生长类激素增加.但是两者也存在相同之处,在盐胁迫下,GA皆呈现增加趋势,说明GA的增加有利于植物对抗不利环境,使植物在逆境下生存.关于长期盐胁迫下2种植物内源激素 660 北京师范大学学报(自然科学版)第43卷 的变化和植物激素间的相互作用还有待进一步研究. 4 参考文献[1] Zhu Jiankang.Regulation of ion homeostasis under stress[J].Curr Opin Plant Biol,2003,6:441[2] 赵可夫,李法增.中国盐生植物[M].北京:科学出版社,1999:1732177[3] Zhu Jiankang.Plant salt tolerance[J].Trends in PlantSci,2001,6:66[4] Amtmann A,Bohnert H J,Bressan R A.Abiotic stressand plant genome evolution:search for new models[J].Plant Physiol,2005,138:127[5] Bressan R A,Zhang Changqing,Zhang Hui,et al.Learning f rom the A rabi dopsis ex perience:the next gene search paradigm[J].Plant Physiol,2001,127:1354 [6] Inan G,Zhang Quan,Li Pinghua,et al.Salt cress,ahalophyte and cryophyte A rabi dopsis relative model system and its application to molecular genetic analyses of growth and development of extremophiles[J].PlantPhysiol,2004,135:1718[7] Volkov V,Wang B,Doming P J,et al.T hell ungiellahalophilla a salt relative of A rabi dopsis thaliana, possesses effective mechanisms to discriminate between potassium and sodium[J].Plant Cell Environ,2003, 27:1[8] Wong C E,Li Y,Whitty B R,et al.Expressed sequencetags from the Yukon ecotype of T hell ungiella reveal that gene expression in response to cold,drought and salinity shows little overlap[J].Plant Molecular Biol,2005,58:561[9] 刘爱荣,赵可夫.盐胁迫下盐芥渗透调节物质的积累及其渗透调节作用[J].植物生理与分子生物学报,2005, 31(4):389[10] Wang Zenglan,Li Pinghua,Fredricksen M,et al.Expressed sequence tags f rom T hell ungiella halophila,a new model to study plant salt2tolerance[J].Plant Sci,2004,166:609[11] 赵昕,吴雨霞,赵敏桂,等.NaCl胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响[J].植物学通报,2007,24(2):154 [12] 张明生,谢波,谈锋.水分胁迫下甘薯内源激素的变化与品种抗旱性的关系[J].中国农业科学,2002,35(5):498 [13] 欧阳琳,洪亚辉,黄丽华,等.不同逆境胁迫信号对超级稻幼苗生理生化影响及植物激素变化的初步研究[J].农业现代化研究,2007,28(1):104[14] 刘桂丰,杨传平.盐逆境条件下3个树种的内源激素变化[J].东北林业大学学报,1998,26(6):1[15] 叶梅荣,朱昌华,甘立军,等.激素间相互作用对植物茎伸长生长的调控综述[J].中国农学通报,2007,23(4):228[16] Ross J J,OπNeil D P,Smith J J,et al.Evidence thatauxin promotes gibberellin A1biosynthesis in pea[J].The Plant Journal,2002,21(6):547[17] Vandenbussche F,Smalle J,Le J,et al.TheA rabi dopsis mutant a1h1illustrate a cross talk betweenethylene and auxin[J].Plant Physiol,2003,131:1228 [18] 赵普庆,於维维,汪俏梅.生长素与其他信号之间的相互作用[J].植物生理学通讯,2004,40(2):246 [19] 赵可夫,王邵唐.作物抗性生理[M].北京:中国农业出版社,1990:304STU DY ON CONTENT CHANGE OF EN DOGENOUS H ORMONES IN TH ELLUN GI ELLA HALO P H ILLA AN D ARAB IDO PS IS THAL IANAUN DER SAL T STRESSZhou Y ijun1,2) Liu Yu2) Zhao Danhua2) Cheng Wenjing2) Zhao Zhu2) Zhang Genfa1)(1)College of Life Sciences,Beijing Normal University,100875,Beijing,China;2)College of Life and Environmental Science,Central University for Nationalities,100081,Beijing,China)Abstract The leaves of T hell un giell a halop hill a and A rabi dopsis t hali ana under salt st ress are used as materials,and t he content change of endogenous hormones such as IAA,GA,ZR and ABA are measured by using EL ISA.The response of four kinds of endogenous hormones under salt st ress is analyzed.The result s show t hat t he content of ABA in A rabi dopsis t hali ana is increased2～217times after48h salt st ress,and ABA is a main hormone in response to salt stress.But IAA,ZR and GA,which are hormones to accelerate growt h,tend to increase wit h t he salinity increasing in T hell ungiell a halop hill a.Endogenous hormones have different responses to salt stress in two plant s.K ey w ords T hell ungiell a halop hill a;A rabi dopsis t hali ana;salt st ress;endogenous hormone。
不同浓度NaCl胁迫下盐芥与拟南芥有机渗透调节物质与抗氧化酶系统的比较
不同浓度NaCl胁迫下盐芥与拟南芥有机渗透调节物质与抗氧化酶系统的比较作者：杨剑超袁芳王新慧史瑶瑶隋娜王宝山来源：《山东农业科学》2009年第12期摘要:本试验检测了盐芥(Thellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)有机渗透调节物质脯氨酸和可溶性蛋白的含量,以及抗氧化系统中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)的活性。
结果表明,高浓度NaCl(>100 mmol/L)处理后盐芥的渗透调节物质含量显著高于拟南芥。
拟南芥抗氧化系统酶活性尤其是CAT活性,明显受制于高浓度NaCl环境(>100 mmol/L),而盐芥的抗氧化系统并没有受到显著的不良影响。
关键词:盐芥;拟南芥;NaCl胁迫;渗透调节物质;抗氧化酶系统中图分类号:Q949.748.3 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2009)12-0048-04近年来,研究植物的耐盐机制并筛选抗盐基因用于培育抗盐品种已成为解决因土壤盐渍化造成的农业方面减产问题的重要途径之一。
盐芥(Thellungiella halophila),十字花科、盐芥属,野生型为两年生草本,是一种耐盐性强的盐生植物,在我国主要分布于新疆、山东等盐碱土壤区[1]。
盐芥形态类似拟南芥,其cDNA 序列与拟南芥也具有高度的同源性(90%~95%),因此,盐芥被提出作为耐盐模式植物[2~5]。
近年来对盐芥在生理和分子水平上耐盐机制的研究受到广泛关注,对其抗氧化酶[6,7] 、光合作用色素[8]及渗透与离子胁迫[9~11] 等方面的研究取得了重要进展。
脯氨酸是植物中广泛存在的渗透调节物质,其作用是保持细胞与环境渗透平衡,防止水分散失,在盐胁迫时它能与细胞内的一些化合物形成聚合物,具有保水作用[12]。
可溶性蛋白也常作为植物抗逆性指标,主动参与盐胁迫时植物的渗透调节,是除脯氨酸、可溶性糖外,植物中重要的有机渗透调节物质[13] 。
拟南芥与豌豆对盐碱环境的耐受性机制比较研究
拟南芥与豌豆对盐碱环境的耐受性机制比较研究盐碱地是人们经常提到的一个问题，它的出现会极大地影响农田的耕作和城市的建设。
盐碱地在不断地蔓延中，许多科学家都在尝试解决这个问题。
这篇文章将就拟南芥和豌豆这两种植物，借助相关研究资料，进行对比分析，以探究它们在盐碱环境中的耐受性机制。
先来简单介绍一下拟南芥和豌豆。
拟南芥是一种草本植物，和油菜，芥菜等都属于芸薹科植物，其叶子呈银灰色，花较小，以雌雄异花而闻名。
拟南芥的遗传学特点非常明显，是许多生物学家在遗传学领域的首选试验植物；而豌豆则是豆科植物，是一种重要的农作物之一，其种籽得益于高胡萝卜素含量，是一种极其有营养的食品。
在盐碱地中，盐分浓度过高，很难生存，但在送往沙漠，建造海水大带之前，我们怎样才能让植物在高盐环境中生存下去呢？此时，拟南芥和豌豆的耐受性机制就显得尤为重要。
首先，盐分耐受性差异。
研究发现，豌豆对盐分的耐受性明显比拟南芥强。
不足的是，豌豆在遭受高钠离子检测后，生长发育迅速受到不良影响，导致其染色体稳定性降低，一部分基因夭折等副作用。
而拟南芥则能在高盐压力下依然进行正常生长和发育。
耐受性差异的形成涉及许多生理和遗传学机制，包括根系对盐分吸收的速率、盐分对植物生长发育等环境因素影响的存活适应能力。
其次是盐排泄机制差异。
由于过量盐分在植物体内会引起水分扰动和电子扰动，因此，植物能够有效地排泄过量的钠离子就显得尤为重要。
有研究发现，拟南芥叶片下表皮细胞有大量的盐腺细胞，这些盐腺细胞表现出非常强的排钠功能，能够排出植株过多的钠离子，使得植株保持水分平衡。
而豌豆并没有发现类似的机制，其盐排泄功能并不如拟南芥强。
除此之外，拟南芥在碱性环境下表现出了更强的耐受性，而豌豆则显得比较敏感。
豌豆叶片中响应钙离子信号的细胞比例较小，不能有效地进行离子平衡调节。
最后，拟南芥的遗传优势拟南芥因其遗传特点而成为现代遗传学的最佳模型植物之一，同时也为其抗盐性研究带来了便利。
拟南芥和盐芥抗盐性的比较蛋白质组学分析.docx
033 拟南芥和盐芥耐盐性的比较蛋白质学分析2010. 1 Journal of proteome research TF: 4.173肖平彭等，闫秀峰（通讯作者）生命科学/林木遗传育种与生物技术重点实验室学院，东北林业大学摘要盐是影响植物的种植和生产效率的主要非生物胁迫。
盐芥是一种盐生植物且已作为模式植物用于研究植物的耐盐性。
了解盐耐受性的分子机制将有助于新一代耐盐作物的培育。
在这里，我们研究一种甜土植物拟南芥，其近亲属盐生植物盐芥，在不同盐胁迫条件下叶片的比较蛋白质组学分析。
从对照组和NaCl处理组的拟南芥和盐芥中提取叶片蛋白并通过双向电泳分离。
拟南芥胶图中有88个蛋白点，盐芥胶图中有37个蛋白点表现出显著变化。
在这些蛋白点中，在拟南芥和盐芥分别有79个和32个蛋白质被质谱分析法鉴定。
大多数鉴定的蛋白质分别参与拟南芥和盐芥中的光合作用，能量代谢和应激反应。
作为一个补充办法，对于相对和绝对定量等压标记（iTRAQ的）LC-MS是用于鉴定粗微粒蛋白质。
盐处理下拟南芥和盐芥分别有31和32个差异表达的蛋白质点。
总体而言，拟南芥比盐芥中有更多的蛋白点发生变化。
在这两个物种中观察到蛋白质的变化不同的模式。
总的来说，这项工作代表了最广泛的拟南芥和盐芥的盐胁迫下的蛋白质组学，提高了我们对甜土植物和盐生植物耐盐性的认识。
前沿土壤盐分是一个主要的环境胁迫，对全世界范围内作物的产量和质量产生不利影响。
1,2植物的应激反应和耐盐性一直是植物生物学研究的一个重点。
3-8 在一般情况下，高浓度的盐会导致离子不平衡，高渗应激和氧化损伤。
9 盐胁迫下大部分植物表现出生长缓慢，萎蔫甚至死亡。
10-13 为了适应生存胁迫，植物响应且形成复杂的机制，包括发育，形态特征，生理和生化等策略。
14 许多基因涉及膜转运，信号转导，氧化还原反应和其他反应的已经被成功鉴定。
15,16 然而，在盐胁迫下植物耐受性的详细分子机制仍不清楚。
拟南芥是现代植物生物学研究基因组的丰富资源的典型代表。
NaCl预处理对拟南芥愈伤组织耐盐性的影响
图２ ０ ２ ｏｍｍｏ／ ｌ ＬＮａ １ 理后 的愈伤 组 织 Ｃ 处
注： 右图为放 大的愈伤组织 。
１ ． 用 ２０ｍ ｏ Ｌ ａｌ ．４ ２ ０ ｍ ｌ Ｃ 处理 愈 伤组 织 。 Ａ、 组 愈 伤 ／Ｎ 将 Ｂ２ 组 织 共 同 转 移 至 Ｎ Ｃ 浓 度 为 ２ｏ ｍ ］ ａＩ ０ ｍ ｏ Ｌ的 Ｍ Ｊ Ｓ诱 导培 养 基上 。 暗培 养 ２ 后 ， 代 １ 。 黑 周 继 次
暗培 养 ， 光照 强度 １０ ｍ Ｕ ｍ ・）。 １ ￣ ｏ （ ２ 嗍 ｓ
１ ． 培养诱导愈伤组织 。 ．２ ２ 待幼苗长至 ７ｄ 左右 ， 剪取子叶
０５ ｍ ， 种到 Ｍ ． ｃ ２接 Ｓ诱 导培 养 基 上 。 石蜡 膜 封 口后 放 于 黑 用 暗环 境 培养 ， ２ 每 周继 代 １ 。 形成 生 长状 态 良好 的拟 次 ４周
以来 。 对盐碱地开发利用的研究主要集中在盐碱地土壤 的
改 造和 耐 盐抗 盐 植 物 的培 育ｆ 一般 来说 ， 碱 地 主要 是 钠 ｌ 】 。 盐
盐 含量 过 高 ， 植 物 具有 盐 胁 迫 。 盐胁 迫 下 ， 过渗 透 胁 对 在 通 迫、 离子 毒 害 以及 盐 胁迫 的次 级 反应 如 氧化 胁 迫 等蠲 植 物 ，
细胞 离 子均 衡 受 到破坏 ， 胞 质 中积 累 过 多 Ｎ 对植 物 细 细 ａ， 胞产 生伤 害 ， 光合 作 用 、 白质合 成 、 量和 油 脂 代谢 等 主 蛋 能 要 生理 过程都 会 受到 影 响 。 植物 的抗 盐性 ． 即对 盐渍 环境 的
ｍ ｏ ＬＮ Ｃ 的 ＭＳ ｍ ｌ ａ １ ／ 诱导 培养 基 后 ， 出现 变褐 、 亡现 象 Ａ组 凋 的时间要 早 于 Ｂ组 ， 存活 率高 且颜 色变化 不 明显 。 Ｂ组
转Mn-SOD基因拟南芥、烟草与耐盐性的研究
中国农业大学博士学位论文转Ｍｎ－ＳＯＤ基因拟南芥、烟草与耐盐性的研究摘要盐、渍、干旱和低温等逆境胁迫是农业减产的重要原因。
长期而严重的环境胁迫会引起植物体内活性氧的积累，导致氧化胁迫，给细胞乃至整个植株带来严重伤害。
ＳＯＤ被认为是细胞内的维持活性氧平衡的关键酶，它能快速清除超氧阴离子，防止毒性最强的羟自由基的生成，清除活性氧的毒害。
Ｍｎ—ＳＯＤ位于真核细胞的线粒体中，尽管人们早己认识到线粒体是盐胁迫下最易受到伤害的细胞器之一，但是对于植物的线粒体内Ｍｎ．ＳＯＤ在盐胁迫条件下的适应性调节及其在植物耐盐性中作用还未有详尽的报道，而且在目前有限的研究结果中还存在很多的分岐。
为此本研究构建了ＣａＭＶ３５Ｓ启动子控制下的Ｍｎ．ＳＯＤ重组质粒，通过农杆菌的介导获得了转Ｍｎ－ＳＯＤ的拟南芥和烟草。
通过比较野生型与转基因的拟南芥和烟草的耐盐性、Ｍｎ—ＳＯＤ和其它抗氧化酶类活性和ＭＤＡ含量的差异、以及它们在盐适应反应中的变化，阐明Ｍｎ．ＳＯＤ在维持细胞内活性氧的平衡、保护细胞免受活性氧的伤害中的作用，为进一步改造植物耐盐品种提供理论依据。
／～√采用ＲＴ－ＰＣＲ技术克隆得到拟南芥Ｍｎ－ＳＯＤｅＤＮＡ全序列，并构建Ｍｎ－ＳＯＤ片段的原核表达载体，获得融合蛋白并制备抗体，抗体效价为１：１００００。
同时以Ｍｎ－ＳＯＤｅＤＮＡ全序列构建真核生物表达载体，分别转化拟南芥和烟草，通过ＰＣＲ、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交和ＳＯＤ活性鉴定，得到阳性转基因植株。
Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ鉴定转基因植株的线粒体中有外源的Ｍｎ—ＳＯＤ的表达。
野生型拟南芥和烟草组培苗经不同浓度ＮａＣＩ胁迫处理１５天后，发现拟南芥在】５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣＩ下烟草在２００ｍｍｏｌ／ＬＮａＣＩ下植株遇到明显伤害，生长受到抑制。
检测叶片Ｍｎ．ＳＯＤ活性，结果表明拟南芥和烟草叶片中Ｍｎ．ＳＯＤ活性受盐胁迫调节，在一定盐浓度范围内（烟草１５０ｍｍｏｌ／Ｌ、拟南芥１００ｍｍｏｌ／Ｌ）Ｍｎ—ＳＯＤ活性与盐胁迫程度正相关。
盐胁迫拟南芥实验报告
一、实验背景盐胁迫是影响植物生长发育的重要因素之一，尤其是在土壤盐渍化严重的地区。
拟南芥（Arabidopsis thaliana）作为一种重要的模式植物，其根系生长和生理响应在盐胁迫下的变化已被广泛研究。
本研究旨在探究盐胁迫对拟南芥根系生长及生理响应的影响，并探讨相关基因在盐胁迫耐受中的作用。
二、实验材料与方法1. 实验材料：拟南芥种子（Col-0生态型）、盐胁迫处理剂（NaCl溶液）。
2. 实验方法：（1）种子萌发：将拟南芥种子在1/2 MS培养基中萌发，温度控制在22℃，光照强度为100 μmol·m^-2·s^-1。
（2）盐胁迫处理：将萌发后的拟南芥幼苗分为对照组和盐胁迫组，对照组用去离子水处理，盐胁迫组用不同浓度的NaCl溶液（0、50、100、150、200mmol·L^-1）处理。
（3）根系生长测量：采用根系扫描系统测量幼苗的根系长度、根冠比等指标。
（4）生理指标测定：采用氯化硝酸盐法测定幼苗的Na+、K+含量；采用氮蓝四唑法测定幼苗的SOD活性；采用丙二醛法测定幼苗的MDA含量。
（5）基因表达分析：采用实时荧光定量PCR技术检测相关基因（如SOS1、NIGT1.4、WRKY75等）的表达水平。
三、实验结果1. 根系生长：随着盐胁迫浓度的增加，拟南芥幼苗的根系长度逐渐缩短，根冠比降低，表明盐胁迫抑制了拟南芥根系生长。
2. 生理指标：盐胁迫处理组的Na+含量显著升高，K+含量显著降低；SOD活性降低，MDA含量升高，表明盐胁迫导致拟南芥幼苗的生理代谢紊乱。
3. 基因表达：（1）SOS1基因表达：盐胁迫处理组的SOS1基因表达水平显著升高，表明SOS1在盐胁迫响应中发挥重要作用。
（2）NIGT1.4基因表达：NIGT1.4基因表达水平在盐胁迫处理组中显著降低，表明NIGT1.4可能参与盐胁迫下拟南芥根系生长的调控。
（3）WRKY75基因表达：WRKY75基因表达水平在盐胁迫处理组中显著升高，表明WRKY75可能参与盐胁迫响应。
HPLC法测定不同盐浓度下拟南芥和盐芥维生素B6含量的变化
安徽 农 学 通 报 ， ｎ ｕ Ａ ｎ ＳｉＢ ｌ ２０ １ （８ ：０— １ Ａ ｈ ｉ ｇ ． ｃ ｕ１ ０ ７，３ １ ） ４ ４ ． ．
ＨＬ Ｐ Ｃ法测定不 同盐浓度下拟南芥和盐芥维生素 Ｂ ６含量的变化
张 成 梅
（ 山东师范大学生命科学学 院逆境植物重点实验室 ， 山东 济南 ２０ １ ） ５ ０ ４
度关 系 。
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２ 结 果与 分析
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灵敏度 高—— 紫外检 测器可 达 ０ ｏ ｎ ， ． ｌｇ 荧光 和 电化 学
检测 器可达 ０ １ｇ ．ｐ 。 柱子可 反复使 用— —用 一 根色 谱 柱 可分 离 不 同 的 化
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合物 。
１ 材 料与 方法
１ １ 仪 器设 备 ．
器 ） 。
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下 突出优点 ：
１２ ２ Ｖ 的提 取 ．． Ｂ
苗子 处理完 毕后 ， 在黄 色灯光 下 （ 防
止 ＶＢ 降解 ） 取 整株 植 株 ， 蒸 馏水 冲洗 干净 ， 收 用 吸水 纸 吸干 表面水 分 ， 液氮研 磨后按 １ ： ｍ 加 入 ５ （ ／ ） ｇ４ ｌ ％ ｗ ｖ 的预 冷 的偏 磷酸 ， 分蜗旋 后 ４Ｃ１００ 离 心 １ｍｉ， 充 ￣ ０ ｇ ０ ５ ｎ 吸取 上清 ０ ２ ｙｏ ． ｍ Ｎ ｌｎ一６ ６膜过滤 后备用 （ 可存 于 一 ０ ） ７℃ 。 １３ ＨＰ Ｃ测 定 维 生 素 Ｂ ． Ｌ 标 准 品 配 成 ０ ０ ０ ｇ ｍ ， ． ０ １／ ｌ ０ ０ ０ ｇ ｍ ，． ０ ５ ／ ｌ 样 ５ ，０￣ 计 算 峰 面 积 和浓 ． ０ ３ ／ ｌ０ ０ ０ ｇ ｍ 进 ｌ １ １ １
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目前。
水资源短缺以及土壤沙化、盐溃化已成为全球性问题。
据统计。
我国现
有耕地中．至少有800万hm2的土地于不当的灌溉和施肥，导致土壤中盐分积累，影响了作物的产量。
长期以来，人们一直想通过揭示非生物胁迫的伤害机理，寻找提高
植物抗胁追能力的途径。
大量研究表明．植物对盐胁迫环境的应答反应涉及了多种基
因和复杂的信号途径。
盐分水分胁迫对植物最普遍和最显著的效应是抑制生长网。
在
过去的10多年中。
以模式植物拟南芥为试验材料。
已经在揭示植物生长发育和抗生物、非生物胁迫的遗传机制方面取得了重大突破。
该研究利用拟南芥野生型(Columbia)作
为试验材料，通过对不同浓度的培养基上拟南芥萌发的研究，研究高盐和低钾对拟南
芥萌发的影响，旨在获得胁迫因子处理拟南芥的最佳浓度及其萌发的临界浓度，以期
为进一步采用拟南芥基因缺失突变体为材料，用反向遗传学的方法深入研究参与植物
盐胁迫反应的基因的功能及作用机制奠定基础。
盐胁迫是我们面临的一种严重的非生物胁迫。
盐胁迫引起的离子毒害、渗透胁迫和营养亏缺，可能使植物产生不同程度的代谢失调，引起植物体内一系列的生理生化
及分子水平的相应变化，导致光合能力降低，植物的生长减缓，加速了植物的衰老过程。
目前在生理水平的证据大多来自盐胁迫条件下植物叶片中钾钠离子的含量变化、
脯氨酸含量变化、可溶性糖含量、甚至植株的整体生长态势等等。
对根系的研究多仅
限于根伸长生长在盐胁迫条件下的变化、侧根的形成等。
根毛作为由根表皮细胞特化
而来的一类组织，其发育受到很多环境因子的影响，其对环境因素的敏感性要强于根
的生长和分叉。
根毛是植物较早接受盐旱信号的组织之一，但有关根毛生长发育对盐
旱胁迫的响应，以及在信号的识别和传导过程中的作用的研究报道不多。
本文以模式植物拟南芥(生态型Col-0)为材料，在生理水平较为系统的研究了盐胁迫与根毛生长发
育的关系。
比较了高盐与低盐胁迫对根毛发育的变化，分析了根毛与植株整体对盐胁
迫的响应关系，并就盐敏感型突变体(sos)的根毛在盐胁迫下的响应机制作了较为系统
的探讨，利用半定量RT-PCR技术初步检测了与根毛发育过程相关的多个基因在盐胁
迫条件下的表达情况。
研究结果表明：拟南芥根毛的发育过程受到了盐胁迫的影响，根毛的响应早于根和地上部分，对外界环境变化的敏感性较高。
盐胁迫减少了根毛的
数量，抑制了根毛的伸长生长，在150mMNaCl的高盐胁迫中，根毛密度较对照降低了90％，根毛长度减少了87.5％左右。
根毛在生长发育过程中对盐胁迫的响应与植株地
上部分或者整体植物对盐胁迫的反应存在一致性。
低盐胁迫中生长的拟南芥根毛在生
长5-6天时新生根毛可以基本恢复到较为正常的生长，随着盐胁迫的加剧，根毛的恢
复程度愈不明显，直至在高浓度中几乎不能恢复(150mMNaCl)。
拟南芥根毛对低盐和
高盐胁迫可能存在着不同的适应机制。
盐害是世界范围内构成农作物减产的主要因素之一。
当植物受到高盐浓度危害时，细胞水势明显降低，体内Na+/K+平衡受到破坏，膜脂发生过氧化，影响植物生长发育，最终导致农作物产量和质量下降。
在盐胁迫下，植物细胞内多种信号分子被动员，转导逆境信号，最终调控抗性相关蛋白的表达。
因此，研究盐胁迫下植物体内的信号
转导过程，了解不同信号分子间的相互作用，掌握不同信号系统的调节机制，对提高
作物耐盐性、提高农作物产量具有指导意义。
l材料与方法
1．1试验材料
试验材料为野生型拟南芥当年的新种子。
1．2试验设计
设NaCI浓度为0、50、100、150、200、250 mmol／L，其
中NaCl浓度为0、50 mmolfl_．,的培养基为低钾培养基，其余
的为正常MS培养基。
将野生型拟南芥种子消毒后分别种在
含不同NaCI浓度的MS培养基上。
每个浓度设3个重复。
1．3试验方法
拟南芥种子在灭过菌的离心管中先用70％酒精消毒2
min．吸出酒精．再用无菌水漂洗1次；用l％NaCI消毒15
IIlin．再用无菌水漂洗5-6次；最后用无菌水悬起，然后用微
量移液器将种子吸出。
均匀播种到上述含不同浓度NaCl的
培养基上。
播种后将培养皿置于暗光下4℃低温处理48 h，
打破种子休眠．之后转入光照培养室(21±2)oC，日光灯光照
度50 lx，光照时间16 h／d，相对湿度70％)中培养。
以胚芽冲
破种皮露白为萌发标志，每天统计萌发率，连续统计7 d。
2结果与分析
由图l可以看出，在MS培养基上，随着NaCl浓度的增
加，拟南芥萌发率越来越低，当Nacl浓度为250 mmol／L时，
萌发率<5％。
而低钾培养基上，NaCI浓度为50 mmol／L的拟
南芥种子萌发率较不含NaCI的培养基上种子萌发率高，且
介于NaCI浓度为150 mmol／L与175 mmol／L的正常培养基
作者简介姜翠茹(1984-)，女。
山东城莘人，在读硕士研究生。
研究方向：拟南芥耐逆突变体的筛选。
收稿日期20lo-10-29
之间。
分析其原因，可能是因为高盐抑制了种子萌发，盐浓
度越高对种子萌发抑制越严重。
而低钾培养基上低浓度的
盐促进了种子的萌发，可能是由于细胞膜内外Na+电化学梯
度作为钾主动转运的能量来源。
Na+促进了植物利用外界低
浓度的K+。
时间／／d
图l不同浓度NaC!对拟南芥种子萌发率的影响
3结论与讨论
该试验研究了高盐和低钾条件对植物种子萌发的影
响。
显示出高盐胁迫影响种子的萌发。
结果表明：在正常MS
培养基中随着NaCl浓度的增加。
拟南芥种子萌发率逐渐降
低，而在低钾培养基中则相反。
由于植物生长在一个细胞外
钾变动范围较大的土壤环境中。
为了适应各种环境的生长
需要，植物根部细胞中可能存在多种分子机制协同钾转运。
低亲和力钾转运机制可能是植物钾摄取的一个主要途径。
环境因素特别是高盐严重影响植物的生长发育，而植物在
长期的进化中也演化出复杂的调控机制以响应不同的逆境胁迫。
此外，植物对碱以及盐碱共同作用响应的分子机理尚需进一步探讨．植物对盐碱胁迫的适应非常复杂，提高作物的耐盐碱性仍然面临着极大的挑战。