超量表达烟草高亲和钾离子转运体蛋白基因(NtHAK1)提高烟草盐胁迫能力

• 作者: 宋拉拉 秦利军 赵丹 赵德刚
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 关键词: 烟草高亲和钾离子转运体蛋白基因(NtHAK1) 盐胁迫 生理指标 Real-time PCR 烟草
• 年，卷（期）: 2015,（12）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告
• 页码范围: 1576-1587
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2015.12.006

摘要

高亲和钾离子转运体蛋白(high-affinity potassium ion transporter protein,HAK)在植物盐害胁迫过程中起重要调控作用.本研究分析了盐胁迫对超量表达烟草(Nicotiana tabacum)HAK1植株种子发芽率(germination rate)、发芽势(germination potential)和发芽指数(germination index)以及盐害对烟苗(4～5叶期)叶绿素(chlorophyll,Chl)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量和超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性的影响.结果表明,当Na+浓度低于50 mmol/L时,转基因和野生型植株的种子发芽率、发芽势和发芽指数不受影响;Na+浓度为100和150 mmol/L时,超量表达烟株种子萌发率、萌发势和发芽指数分别为81.6％、85.0％、42.6％和63.9％、78.8％、20.2％,均显著高于野生型植株(P＜0.05).盐胁迫处理后,野生型植株Chl含量从处理前(0 d)的2.25 mg/g (FW)降至处理5d时的1.31 mg/g (FW),降幅为41.8％,而转基因植株的降幅平均为36.5％,其降幅显著低于野生型植株;盐胁迫处理5d时,野生型植株MDA含量为105 nmol/g (FW),显著高于超量表达植株[96.52 nmol/g (FW)](P＜0.05).同时,NaCl胁迫处理引起了超量表达NtHAK1植株和野生型植株的抗氧化酶(antioxidantenzymes,AOEs)活性显著增加(P＜0.05),超量表达植株的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)平均酶活增幅为38.8和58.1％,而野生型植株为34.2％和54.6％.对超量表达及野生型植株钠钾吸收相关基因表达分析表明,盐胁迫3d时超量表达植株的高亲和钾离子转运体蛋白基因HAK1、钾外流通道蛋白(potassium outward rectifier channel protein)基因TORK1和液泡Na+/H+逆向运输蛋白(vacuolar Na+/H+ antiporter protein)基因NHX1的表达量分别为野生型植株的3.85、1.79和1.69倍.另外,超量表达植株根、叶组织的Na/K比值分别为0.110和0.106,而野生型植株Na/K比分别为0.147和0.135,均显著高于前者(P＜0.05).本研究为后续培育耐盐烟草新种质和进一步研究HAK1基因介导的耐盐机制提供参考资料.